嵌入式学习--线程之间的资源竞争

一，解决方法

方式一：互斥锁

方式二：信号量----让线程间有顺序协调地工作，它可以用来协调多个线程或进程，使得它们不会因为同时访问共享资源而导致数据不一致或系统崩溃。

二、信号量的操作
信号量主要有两个基本操作：

1.等待（P 操作）：表示使用这个资源。

        线程或进程尝试获取信号量的资源。
        如果信号量的计数器大于 0，则减 1 并继续执行。
        如果信号量的计数器等于 0，线程或进程将进入等待状态，直到信号量大于 0。
2.释放（V 操作）：表示产生这个资源。

        线程或进程释放信号量的资源。
        信号量的计数器加 1。
        如果有等待的线程或进程，则唤醒它们中的一个

三.信号量分类

1.有名信号量（Named Semaphore）：

        允许不同进程间通过名称共享信号量

        用于进程间同步，可以跨进程访问。

2.无名信号量（Unnamed Semaphore）：

        只能在同一个进程或线程组内使用。

        不需要名称，在创建时直接初始化

四、信号量的相关函数
sem_t : 数据类型，用来定义信号量

sem_t sem;（信号量定义）
        定义了一个数据类型为sem_t 的变量，名为sem; 

sem_init：（初始化操作）
用于初始化一个无名信号量。
原型：
int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);
参数：
sem：指向信号量对象的指针。
pshared：为 0 表示信号量用于进程内线程之间的同步；非 0 表示用于进程间同步。
value：信号量的初始值。

sem_wait：（P操作）
使调用线程阻塞，直到信号量值大于 0。
原型：
int sem_wait(sem_t *sem);
参数：
sem：指向信号量对象的指针。

sem_post：（V操作）
增加信号量的值（释放信号量）。
原型：
int sem_post(sem_t *sem);
参数：
sem：指向信号量对象的指针。

sem_destroy：（销毁操作）
用于销毁一个无名信号量。
原型：
int sem_destroy(sem_t *sem);
参数：
sem：指向信号量对象的指针。

进程间的通信方式共有七种，分为三大类（所有类型的通信都借助于内核完成）

古老的通信方式：管道和通信

ipc对象通信：消息队列，内存共享，信息量集

socket通信：网络通信

其中只有socket通信可以进行不同主机之间通信

五.管道（Pipe）
        管道是一种在Unix和类Unix操作系统中用于进程间通信（IPC）的机制，它允许数据从一个进程（或线程）流向另一个进程（或线程）。管道可以分为两种主要类型：无名管道和有名管道（FIFO）。

无名管道

         无名管道是用于具有亲缘关系的进程（如父进程和子进程）之间的通信。当一个进程通过fork()函数创建一个子进程后，可以使用pipe()函数创建一个无名管道，然后通过读写端的文件描述符进行数据交换。无名管道在文件系统中没有对应的文件名，因此它们是匿名的，只在创建它们的进程之间可见。

有名管道（FIFO）

        有名管道，或称为FIFO（First In First Out），是一种持久的管道，它们在文件系统中表现为特殊文件，因此可以被任何有权访问的进程使用，而不局限于具有亲缘关系的进程。有名管道可以跨越进程的创建和销毁，即使创建它们的进程终止后，这些管道仍然存在，直到被系统或管理员明确删除。

管道的工作原理

        管道内部是一个先进先出的缓冲区，数据只能单向流动。通常一个进程负责写入数据（写端），另一个进程负责读取数据（读端）。数据的发送者通过向管道的写端写入数据，接收者通过从管道的读端读取数据。当数据写入管道的缓冲区满时，写端将被阻塞直到有空间可用；同样，当数据读取完毕，读端将阻塞直到有新的数据写入。

pipe()函数使用方法

使用pipe()函数创建管道的一般步骤如下：
  1.包含必要的头文件<unistd.h>。
  2.声明一个整数数组来存放文件描述符。
  3.调用pipe()函数，并检查返回值以确认管道是否成功创建。
  4.使用返回的文件描述符进行读写操作。

注意事项

  1.在使用无名管道时，需要确保正确管理文件描述符，避免资源泄漏。
  2.由于管道的容量有限，需要处理可能出现的溢出情况。
  3.在多进程环境中，应考虑同步机制以避免数据竞争。