IO进程线程、互斥锁、进程间通信：1、无名管道，2、有名管道

最新推荐文章于 2025-12-15 14:35:32 发布

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#linux #数据库 #flask

本文详细介绍了线程互斥的概念，包括互斥锁的用途、初始化与操作，以及进程间通信的不同方式，如无名管道、有名管道和信号通信，展示了它们在多线程和进程协作中的关键作用。

一、线程互斥

引入互斥(mutual exclusion)锁的目的是用来保证共享数据操作的完整性。

互斥锁主要用来保护临界资源

每个临界资源都由一个互斥锁来保护，任何时刻最多只能有一个线程能访问该资源

线程必须先获得互斥锁才能访问临界资源，访问完资源后释放该锁。如果无法获得锁，线程会阻塞直到获得锁为止

互斥锁初始化:

int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t*mutex, pthread_mutexattr_t*attr);
pthread_mutex_t*mutex:要初始化的锁对象
pthread_mutexattr_t*attr：锁的属性 默认NULL
返回值：成功是0，失败错误码

上锁：

pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t*mutex);
pthread_mutex_t*mutex:要上锁的对象

开锁：

pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t*mutex);
pthread_mutex_t*mutex:要开锁的对象

二、进程间通信

1、进程间通信方式

传统通信方式：

1、无名管道  在内核开辟的一个缓冲区（默认64KB）
2、有名管道  在内存中开辟一个缓冲区，且在文件系统中会生成一个管道文件
3、信号     kill

IPC对象
```
共享内存
消息队列
信号灯集
```
套接字：
```
socket
```

2、基本术语

单工：
单向通信
半双工：
可以相互通信，不能同时进行
全双工：
可以同时相互通信
原子操作：
不可被打断的操作

3、无名管道

单工通信，并且只适用具有亲缘关系的进程间通信；具有读端和写端。

流程：创建--->读/写----->关闭

pipe():创建无名管道

int pipe(int fd[2]);
返回值：0成功，-1失败
fd[0]:固定的读端
fd[1]:固定的写端

当读端存在时：

无名管道有空间：

空间充足：直接写入数据，write函数返回写入数据的字节数

空间不足：write会写入能够写入的数据，不保证原子操作，如果读进程不读走管道缓冲区中的数据，那么写操作将会一直阻塞。

读端不存在：

wirte出现管道破裂。

写端存在：

有数据： read直接返回实际读取的字节数。

无数据： read阻塞等待数据写入。

写端不存在：

有数据： read直接返回实际读取的字节数。

无数据：read直接返回0。

4、有名管道

无名管道只能用于具有亲缘关系的进程之间，这就限制了无名管道的使用范围。

有名管道可以使互不相关的两个进程互相通信。有名管道可以通过路径名来指出，并且在文件系统中可见。

进程通过文件IO来操作有名管道。

有名管道遵循先进先出规则。

不支持如lseek() 操作。

mkfifo():创建有名管道

int mkfifo(const char *filename, mode_t mode);
返回值：成功0 失败-1
const char *filename：要创建有名管道的名字
mode_t mode：管道的权限 一般为0666

5、信号通信

信号是在软件层次上对中断机制的一种模拟，是一种异步通信方式

信号可以直接进行用户空间进程和内核进程之间的交互，内核进程也可以利用它来通知用户空间进程发生了哪些系统事件。

如果该进程当前并未处于执行态，则该信号就由内核保存起来，直到该进程恢复执行再传递给它；如果一个信号被进程设置为阻塞，则该信号的传递被延迟，直到其阻塞被取消时才被传递给进程

用户进程对信号的响应方式：

忽略信号：对信号不做任何处理，但是有两个信号不能忽略：即SIGKILL及SIGSTOP。

捕捉信号：定义信号处理函数，当信号发生时，执行相应的处理函数。

执行缺省操作：Linux对每种信号都规定了默认操作