linux线程
关于linux线程
在许多经典的操作系统教科书中, 总是把进程定义为程序的执行实例, 它并不执行什么, 只是维护应用程序所需的各种资源. 而线程则是真正的执行实体.为了让进程完成一定的工作, 进程必须至少包含一个线程. 如图1.
进程所维护的是程序所包含的资源(静态资源), 如: 地址空间, 打开的文件句柄集, 文件系统状态, 信号处理handler, 等;
线程所维护的运行相关的资源(动态资源), 如: 运行栈, 调度相关的控制信息, 待处理的信号集, 等;
然而, 一直以来, linux内核并没有线程的概念. 每一个执行实体都是一个task_struct结构, 通常称之为进程. 如图2.
进程是一个执行单元, 维护着执行相关的动态资源. 同时, 它又引用着程序所需的静态资源.通过系统调用clone创建子进程时, 可以有选择性地让子进程共享父进程所引用的资源. 这样的子进程通常称为轻量级进程.linux上的线程就是基于轻量级进程, 由用户态的pthread库实现的.使用pthread以后, 在用户看来, 每一个task_struct就对应一个线程, 而一组线程以及它们所共同引用的一组资源就是一个进程.但是, 一组线程并不仅仅是引用同一组资源就够了, 它们还必须被视为一个整体.对此, POSIX标准提出了如下要求:
1, 查看进程列表的时候, 相关的一组task_struct应当被展现为列表中的一个节点; 2, 发送给这个"进程"的信号(对应kill系统调用), 将被对应的这一组task_struct所共享, 并且被其中的任意一个"线程"处理;
3, 发送给某个"线程"的信号(对应pthread_kill), 将只被对应的一个task_struct接收, 并且由它自己来处理;
4, 当"进程"被停止或继续时(对应SIGSTOP/SIGCONT信号), 对应的这一组task_struct 状态将改变;
5, 当"进程"收到一个致命信号(比如由于段错误收到SIGSEGV信号), 对应的这一组task_struct将全部退出;
6, 等等(以上可能不够全);
linuxthreads
在linux 2.6以前, pthread线程库对应的实现是一个名叫linuxthreads的lib.
linuxthreads利用前面提到的轻量级进程来实现线程, 但是对于POSIX提出的那些要求, linuxthreads除了第5点以外, 都没有实现(实际上是无能为力):
1, 如果运行了A程序, A程序创建了10个线程, 那么在shell下执行ps命令时将看到11个A进程, 而不是1个(注意, 也不是10个, 下面会解释);
2, 不管是kill还是pthread_kill, 信号只能被一个对应的线程所接收;
3, SIGSTOP/SIGCONT信号只对一个线程起作用;
还好linuxthreads实现了第5点, 我认为这一点是最重要的. 如果某个线程"挂"了,整个进程还在若无其事地运行着, 可能会出现很多的不一致状态. 进程将不是一个整体,而线程也不能称为线程.或许这也是为什么linuxthreads虽然与POSIX的要求差距甚远,却能够存在, 并且还被使用了好几年的原因吧~
但是,linuxthreads为了实现这个"第5点", 还是付出了很多代价, 并且创造了linuxthreads本身的一大性能瓶颈.
接下来要说说, 为什么A程序创建了10个线程, 但是ps时却会出现11个A进程了. 因为linuxthreads自动创建了一个管理线程. 上面提到的"第5点"就是靠管理线程来实现的.当程序开始运行时, 并没有管理线程存在(因为尽管程序已经链接了pthread库, 但是未必会使用多线程).
程序第一次调用pthread_create时,linuxthreads发现管理线程不存在, 于是创建这个管理线程.这个管理线程是进程中的第一个线程(主线程)的儿子.然后在pthread_create中, 会通过pipe向管理线程发送一个命令, 告诉它创建线程. 即是说, 除主线程外, 所有的线程都是由管理线程来创建的, 管理线程是它们的父亲.于是, 当任何一个子线程退出时, 管理线程将收到SIGUSER1信号(这是在通过clone创建子线程时指定的). 管理线程在对应的sig_handler中会判断子线程是否正常退出, 如果不是, 则杀死所有线程, 然后自杀.
那么, 主线程怎么办呢? 主线程是管理线程的父亲, 其退出时并不会给管理线程发信号. 于是, 在管理线程的主循环中通过getppid检查父进程的ID号, 如果ID号是1, 说明父亲已经退出, 并把自己托管给了init进程(1号进程). 这时候, 管理线程也会杀掉所有子线程, 然后自杀.
可见, 线程的创建与销毁都是通过管理线程来完成的, 于是管理线程就成了linuxthreads的一个性能瓶颈.创建与销毁需要一次进程间通信, 一次上下文切换之后才能被管理线程执行, 并且多个请求会被管理线程串行地执行.
NPTL
到了linux 2.6,glibc中有了一种新的pthread线程库--NPTL(Native POSIX Threading Library).NPTL实现了前面提到的POSIX的全部5点要求. 但是, 实际上, 与其说是NPTL实现了, 不如说是linux内核实现了.
在linux 2.6中, 内核有了线程组的概念, task_struct结构中增加了一个tgid(thread group id)字段.
如果这个task是一个"主线程", 则它的tgid等于pid, 否则tgid等于进程的pid(即主线程的pid).
在clone系统调用中, 传递CLONE_THREAD参数就可以把新进程的tgid设置为父进程的tgid(否则新进程的tgid会设为其自身的pid).
类似的XXid在task_struct中还有两个：task->signal->pgid保存进程组的打头进程的pid、task->signal->session保存会话打头进程的pid。通过这两个id来关联进程
组和会话。
有了tgid, 内核或相关的shell程序就知道某个tast_struct是代表一个进程还是代表一个线程, 也就知道在什么时候该展现它们, 什么时候不该展现(比如在ps的时候, 线程就不要展现了).
而getpid(获取进程ID)系统调用返回的也是tast_struct中的tgid, 而tast_struct 中的pid则由gettid系统调用来返回.
在执行ps命令的时候不展现子线程，也是有一些问题的。比如程序a.out运行时，创建了一个线程。假设主线程的pid是10001、子线程是10002（它们的tgid都是10001）。这时如果你kill 10002，是可以把10001和10002这两个线程一起杀死的，尽管执行ps命令的时候根本看不到10002这个进程。如果你不知道linux线程背后的故事，肯定会觉得遇到灵异事件了。
为了应付"发送给进程的信号"和"发送给线程的信号", task_struct里面维护了两套signal_pending, 一套是线程组共享的, 一套是线程独有的.
通过kill发送的信号被放在线程组共享的signal_pending中, 可以由任意一个线程来处理; 通过pthread_kill发送的信号(pthread_kill是pthread库的接口, 对应的系统调用中tkill)被放在线程独有的signal_pending中, 只能由本线程来处理.
当线程停止/继续, 或者是收到一个致命信号时, 内核会将处理动作施加到整个线程组中.
NGPT
说到这里, 也顺便提一下NGPT(Next Generation POSIX Threads).
上面提到的两种线程库使用的都是内核级线程(每个线程都对应内核中的一个调度实体), 这种模型称为1:1模型(1个线程对应1个内核级线程);
而NGPT则打算实现M:N模型(M个线程对应N个内核级线程), 也就是说若干个线程可能是在同一个执行实体上实现的.
线程库需要在一个内核提供的执行实体上抽象出若干个执行实体, 并实现它们之间的调度. 这样被抽象出来的执行实体称为用户级线程.
大体上, 这可以通过为每个用户级线程分配一个栈, 然后通过longjmp的方式进行上下文切换. (百度一下"setjmp/longjmp", 你就知道.)
但是实际上要处理的细节问题非常之多.
目前的NGPT好像并没有实现所有预期的功能, 并且暂时也不准备去实现.
用户级线程的切换显然要比内核级线程的切换快一些, 前者可能只是一个简单的长跳转, 而后者则需要保存/装载寄存器, 进入然后退出内核态. (进程切换则还需要切换地址空间等.)
而用户级线程则不能享受多处理器, 因为多个用户级线程对应到一个内核级线程上, 一个内核级线程在同一时刻只能运行在一个处理器上.
不过, M:N的线程模型毕竟提供了这样一种手段, 可以让不需要并行执行的线程运行在一个内核级线程对应的若干个用户级线程上, 可以节省它们的切换开销.
据说一些类UNIX系统(如Solaris)已经实现了比较成熟的M:N线程模型, 其性能比起linux的线程还是有着一定的优势.
基于嵌入式Linux多线程聊天系统的设计与实现
基于嵌入式Linux多线程聊天系统的设计与实现 学生姓名王宣达 学号 S2******* 所在系（院）电子信息工程系 专业名称电路与系统年级 2009级 2011年8月3日
中文摘要
外文摘要
目录 1．引言 (1) 2．Linux多线程聊天系统的设计思想 (3) 2.1 聊天系统中服务器的设计思想 (3) 2.2 聊天系统中客户端的设计思想 (3) 3. Linux多线程聊天系统的实现过程 (5) 3.1 多线程聊天系统中服务器端的实现过程 (5) 3.2 多线程聊天系统中客户端的实现过程 (7) 4.Linux多线程系统设计中出现的问题和解决的方法 (12) 4.1 多线程中资源的释放问题 (12) 4.2 (12) 参考文献 (12)
1．引言 在80年代中期，线程技术就应用到了操作系统中，那时在一个进程中只允许有一个线程，这样多线程就意味着多进程，虽然实现了多任务，但是资源消耗还是非常可观的。而到现在，多线程技术已经被许多操作系统所支持，有Windows/NT，还有Linux。 多线程和进程相比有两点优势： 1.它是一种消耗资源非常少的多任务操作方式。在Linux系统下，启动一个新的进程必须分配给它独立的地址空间，建立众多的数据表来维护它的代码段、堆栈段和数据段，这是一种消耗非常大的多任务工作方式。而运行于一个进程中的多个线程，它们彼此之间使用相同的地址空间，共享大部分数据，这样创建一个线程所占用的空间远远小于创建一个进程所花费的空间，而且，线程间彼此切换所需的时间也远远小于进程间切换所需要的时间。当然，随着系统的不同，这个差距也不不同。 2.线程间比进程间的通信机制更为便利。对不同进程来说，它们具有独立的数据空间，要进行数据的传递只能通过通信的方式进行，这种方式不仅费时，而且很不方便。线程则不然，由于同一进程下的线程之间共享数据空间，所以一个线程的数据可以直接为其它线程所用，这不仅快捷，而且方便。当然，数据的共享也带来其他一些问题，有的变量不能同时被两个线程所修改，这时就要用到互斥锁机制来保证线程间的同步。 所以在本文的多线程聊天程序的设计中，采用多线程的方式设计系统更为适宜。其中，系统中用到的操作主要是：线程操作，设置互斥锁。其中，线程操作包括：线程创建，退出，。设置互斥锁包括：创建互斥锁，加锁和解锁。 但是，要实现网络聊天，系统中还要用到linux下的网络编程。 Linux下的网络编程通过socket接口实现。socket 是一种特殊的I/O，可以实现网络上的通信机制。Socket也是一种文件描述符。它具有一个类似于打开文件的函数调用Socket()，该函数返回一个整型的Socket描述符，随后的连接建立、数据传输等操作都是通过该Socket实现的。常用的Socket
基于linux的socket多线程通信
1、网络中进程之间如何通信？ 本地的进程间通信（IPC）有很多种方式，但可以总结为下面4类： ?消息传递（管道、FIFO、消息队列） ?同步（互斥量、条件变量、读写锁、文件和写记录 锁、信号量） ?共享内存（匿名的和具名的） ?远程过程调用（Solaris门和Sun RPC） 但这些都不是本文的主题！我们要讨论的是网络中进程之间如何通信？首要解决的问题是如何唯一标识一个进程，否则通信无从谈起！在本地可以通过进程PID来唯一标识一个进程，但是在网络中这是行不通的。其实TCP/IP协议族已经帮我们解决了这个问题，网络层的―ip地址‖可以唯一标识网络中的主机，而传输层的―协议+端口‖可以唯一标识主机中的应用程序（进程）。这样利用三元组（ip地址，协议，端口）就可以标识网络的进程了，网络中的进程通信就可以利用这个标志与其它进程进行交互。 使用TCP/IP协议的应用程序通常采用应用编程接口：UNIX BSD的套接字（socket）和UNIX System V的TLI（已经被淘汰），来实现网络进程之间的通信。就目前而言，几乎所有的应用程序都是采用socket，而现在又是网络时代，网络中进程通信是无处不在，这就是我为什么说―一切皆socket‖。 2、什么是Socket？ 上面我们已经知道网络中的进程是通过socket来通信的，那什么是socket呢？socket起源于Unix，而Unix/Linux基本哲学之一就是―一切皆文件‖，都可以用―打开open –> 读写write/read –> 关闭close‖模式来操作。我的理解就是Socket就是该模式的一个实现，socket 即是一种特殊的文件，一些socket函数就是对其进行的操作（读/写IO、打开、关闭），这些函数我们在后面进行介绍。 socket一词的起源 在组网领域的首次使用是在1970年2月12日发布的文献IETF RFC33中发现的，撰写者为Stephen Carr、Steve Crocker和Vint Cerf。根据美国计算机历史博物馆的记载，Croker写道：―命名空间的元素都可称为套接字接口。一个套接字接口构成一个连接的一端，而一个连接可完全由一对套接字接口规定。‖计算机历史博物馆补充道：―这比BSD的套接字接口定义早了大约12年。‖ 3、socket的基本操作 既然socket是―open—write/read—close‖模式的一种实现，那么socket就提供了这些操作对应的函数接口。下面以TCP为例，介绍几个基本的socket接口函数。 3.1、socket()函数 int socket(int domain, int type, int protocol); socket函数对应于普通文件的打开操作。普通文件的打开操作返回一个文件描述字，而socket()用于创建一个socket描述符（socket descriptor），它唯一标识一个socket。这个socket描述字跟文件描述字一样，后续的操作都有用到它，把它作为参数，通过它来进行一些读写操作。 正如可以给fopen的传入不同参数值，以打开不同的文件。创建socket的时候，也可以指定不同的参数创建不同的socket描述符，socket 函数的三个参数分别为：
实验二-Linux进程、线程及编程
实验二Linux进程、线程及编程实验 一、实验目的 1、通过编写一个完整的守护进程，掌握守护进程编写和调试的方法 2、进一步熟悉如何编写多进程程序 二、实验环境 硬件：PC机一台，JXARM9－2410教学实验平台。 软件：Windows98/XP/2000系统，虚拟机环境下的Linux系统。 三、预备知识 1、fork() fork()函数用于从已存在的进程中创建一个新进程。新进程称为子进程，而原进程称为父进程。使用fork()函数得到的子进程是父进程的一个复制品，它从父进程处继承了整个进程的地址空间，包括进程上下文、代码段、进程堆栈、存信息、打开的文件描述符、信号控制设定、进程优先级、进程组号、当前工作目录、根目录、资源限制和控制终端等，而子进程所独有的只有它的进程号、资源使用和计时器等 2、exit()和_exit()的区别 _exit()函数的作用最为简单：直接使进程停止运行，清除其使用的存空间，并销毁其在核中的各种数据结构； exit()函数则在这些基础上作了一些包装，在执行退出之前加了若干道工序。 exit()函数在调用exit系统调用之前要检查文件的打开情况，把文件缓冲区中的容写回文件，就是图中的"清理I/O缓冲"一项。 3、wait()和waitpid() wait()函数是用于使父进程（也就是调用wait()的进程）阻塞，直到一个子进程结束或者该进程接到了一个指定的信号为止。如果该父进程没有子进程或者他的子进程已经结束，则wait()就会立即返回。 四、实验容 在该实验中，读者首先创建一个子进程1（守护进程），然后在该子进程中新建一个子进程2，该子进程2暂停10s，然后自动退出，并由子进程1收集子线程退出的消息。在这里，子进程1和子进程2的消息都在系统日志文件（例如“/var/log/messages”，日志文件的全路径名因版本的不同可能会有所不同）中输出。在向日志文件写入消息之后，守护进程（子进程1）循环暂停，其间隔时间为10s。 五、实验步骤
Linux下查看进程和线程
在Linux中查看线程数的三种方法 1、top -H 手册中说：-H : Threads toggle 加上这个选项启动top，top一行显示一个线程。否则，它一行显示一个进程。 2、ps xH 手册中说：H Show threads as if they were processes 这样可以查看所有存在的线程。 3、ps -mp
linux进程线程管理实验报告
linux进程线程管理实验报告
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西安郵電學院 操作系统LINUX实验报告 题目1：进程______ 题目2：线程管理__ 题目3：互斥_____系部名称：计算机学院 专业名称：软件工程 班级：0802 学号：04085048 学生姓名：郭爽乐 时间：2010-10-31
实验一: 进程管理 一．实验目的 通过观察、分析实验现象，深入理解进程及进程在调度执行和内存空间等方面的特点， 掌握在POSIX 规范中fork和kill系统调用的功能和使用。 二．实验要求 2.1 实验环境要求 1. 硬件 (1) 主机：Pentium III 以上； (2) 内存：128MB 以上； (3) 显示器：VGA 或更高； (4) 硬盘空间：至少100MB 以上剩余空间。 2. 软件 Linux 操作系统，内核2.4.26 以上，预装有X-Window 、vi、gcc、gdb 和任意web 浏览器。 2.2 实验前的准备工作 学习man 命令的用法，通过它查看fork 和kill 系统调用的在线帮助，并阅读参 考资料，学会fork 与kill 的用法。 复习C 语言的相关内容。 三、实验内容 3.1 补充POSIX 下进程控制的残缺版实验程序 3.2回答下列问题： 1. 你最初认为运行结果会怎么样？ 2. 实际的结果什么样？有什么特点？试对产生该现象的原因进行分析。 3. proc_number 这个全局变量在各个子进程里的值相同吗？为什么？ 4. kill 命令在程序中使用了几次？每次的作用是什么？执行后的现象是什么？ 5. 使用kill 命令可以在进程的外部杀死进程。进程怎样能主动退出？这两种退出方式哪种更好一些？ 四、实验结果 4.1 补充完全的源程序 #include
操作系统实验报告(包括线程,进程,文件系统管理,linux+shell简单命令)
操作系统实验报告 班级：030613 学号：03061331 姓名：裴帅帅
实验一：进程的建立 一、实验内容 创建进程及子进程，在父子进程间实现进程通信，创建进程并显示标识等进 程控制块的属性信息，显示父子进程的通信信息和相应的应答信息。 使用匿名管道实现父子进程之间的通信。 二、源程序 1、创建匿名管道 SECURITY_ATTRIBUTES sa; sa.bInheritHandle=true; sa.lpSecurityDescriptor=NULL; sa.nLength=sizeof(SECURITY_ATTRIBUTES); if(!CreatePipe(&m_hRead,&m_hWrite,&sa,0)) { MessageBox("创建匿名管道失败"); return false; } 2、创建子进程 STARTUPINFO si; ZeroMemory(&si,sizeof(STARTUPINFO)); si.cb=sizeof(STARTUPINFO); si.dwFlags=STARTF_USESTDHANDLES; si.hStdInput=m_hRead; si.hStdOutput=m_hWrite; si.hStdError=GetStdHandle(STD_ERROR_HANDLE); if(!CreateProcess(NULL,"子 进.exe",NULL,NULL,true,0,NULL,NULL,&si,&pi)) { MessageBox("创建子进程失败"); CloseHandle(m_hRead); CloseHandle(m_hWrite); m_hRead=NULL; m_hWrite=NULL; return; } 3、销毁子进程 if(m_hRead) CloseHandle(m_hRead);
Linux 线程实现机制分析
Linux 线程实现机制分析 杨沙洲 国防科技大学计算机学院 2003 年 5 月 19 日 自从多线程编程的概念出现在 Linux 中以来，Linux 多线应用的发展总是与两个问题脱不开干系：兼容性、 效率。本文从线程模型入手，通过分析目前 Linux 平台上最流行的 LinuxThreads 线程库的实现及其不足，描述了 Linux 社区是如何看待和解决兼容性和效率这两个问题的。 一 .基础知识：线程和进程 按照教科书上的定义，进程是资源管理的最小单位，线程是程序执行的最小单位。在操作系统设计上，从进程演化出线程，最主要的目的就是更好的支持 SMP 以及减小（进程/线程）上下文切换开销。 无论按照怎样的分法，一个进程至少需要一个线程作为它的指令执行体，进程管理着资源（比如cpu 、内存、 文件等等），而将线程分配到某个cpu 上执行。一个进程当然可以拥有多个线程，此时，如果进程运行在SMP 机器上，它就可以同时使用多个cpu 来执行各个线程，达到最大程度的并行，以提高效率；同时，即使是在单cpu 的机器上，采用多线程模型来设计程序，正如当年采用多进程模型代替单进程模型一样，使设计更简 洁、功能更完备，程序的执行效率也更高，例如采用多个线程响应多个输入，而此时多线程模型所实现的功能实际上也可以用多进程模型来实现，而与后者相比，线程的上下文切换开销就比进程要小多了，从语义上 来说，同时响应多个输入这样的功能，实际上就是共享了除cpu 以外的所有资源的。 针对线程模型的两大意义，分别开发出了核心级线程和用户级线程两种线程模型，分类的标准主要是线程的调度者在核内还是在核外。前者更利于并发使用多处理器的资源，而后者则更多考虑的是上下文切换开销。在目前的商用系统中，通常都将两者结合起来使用，既提供核心线程以满足smp 系统的需要，也支持用线程 库的方式在用户态实现另一套线程机制，此时一个核心线程同时成为多个用户态线程的调度者。正如很多技 术一样，"混合"通常都能带来更高的效率，但同时也带来更大的实现难度，出于"简单"的设计思路，Linux 从 一开始就没有实现混合模型的计划，但它在实现上采用了另一种思路的"混合"。 在线程机制的具体实现上，可以在操作系统内核上实现线程，也可以在核外实现，后者显然要求核内至少实现了进程，而前者则一般要求在核内同时也支持进程。核心级线程模型显然要求前者的支持，而用户级线程模型则不一定基于后者实现。这种差异，正如前所述，是两种分类方式的标准不同带来的。 当核内既支持进程也支持线程时，就可以实现线程-进程的"多对多"模型，即一个进程的某个线程由核内调度，而同时它也可以作为用户级线程池的调度者，选择合适的用户级线程在其空间中运行。这就是前面提到的"混合"线程模型，既可满足多处理机系统的需要，也可以最大限度的减小调度开销。绝大多数商业操作系统（如Digital Unix 、Solaris 、Irix ）都采用的这种能够完全实现POSIX1003.1c 标准的线程模型。在核外实现的线程又可以分为"一对一"、"多对一"两种模型，前者用一个核心进程（也许是轻量进程）对应一个线程，将线程调度等同于进程调度，交给核心完成，而后者则完全在核外实现多线程，调度也在用户态完成。后者就是前面提到的单纯的用户级线程模型的实现方式，显然，这种核外的线程调度器实际上只需要完成线程运行栈的切换，调度开销非常小，但同时因为核心信号（无论是同步的还是异步的）都是以进程为单位的，因而无法定位到线程，所以这种实现方式不能用于多处理器系统，而这个需求正变得越来 内容： 一.基础知识：线程和进程 二.Linux 2.4内核中的轻量进程实现 三.LinuxThread 的线程机制 四.其他的线程实现机制 参考资料 关于作者 对本文的评价 订阅: developerWorks 时事通讯
linux进程间通讯
linux进程间通讯 管道（FIFO）： 管道可分为命名管道和非命名管道（匿名管道），匿名管道只能用于父、子进程间通讯，命名管道可用于非父子进程。命名管道就是FIFO，管道是先进先出的通讯方式。 消息队列： 消息队列用于2个进程间通讯，首先在1个进程中创建1个消息队列，然后可向消息队列中写数据，而另一进程可从该消息队列中读取数据。 注意，消息队列是以创建文件的方式建立的，若1个进程向某消息队列中写入数据后，另一进程并未读取这些数据，则即使向消息队列中写数据的进程已退出，但保存在消息队列中的数据并未消失，也就是说下次再从这个消息队列中读数据时，还是会读出已退出进程所写入的数据。 信号量： linux中的信号量类似于windows中的信号量。 共享内存： 共享内存，类似于windows中dll的共享变量，但linux下的共享内存区不需要象DLL这样的东西，只要先创建1个共享内存区，其它进程按照一定步骤就能访问到这个共享内存区中的数据（可读可写）。 信号——signal 套接字——socket 各种ipc机制比较： 1.匿名管道：速度较慢，容量有限，且只有父、子进程间能通讯； 2.命名管道（FIFO）：任何进程间都能通讯，但速度较慢； 3.消息队列：容量受系统限制，且要对读出的消息进行测试（读出的是新写入的消息，还是以前写入的， 尚未被读取的消息）； 4.信号量：不能传递复杂信息，只能用来同步； 5.共享内存：容量大小可控，速度快，但共享内存区不包含同步保护，对共享内存区的访问需由用户实 现同步保护。 另外，共享内存同样可用于线程间通讯，不过没必要，线程间本来就已共享了同一进程内的一块内存。 线程间同步方法： 1.临界区：使多线程间串行访问公共资源或1段代码，速度较快，适合控制数据访问； 2.互斥量：为同步对共享资源的单独访问而设计的； 3.信号量：为控制1个具有有限数量用户资源而设计； 4.事件对象：用来通知线程有一些事件已发生，从而启动后继任务。
操作系统实验报告理解Linux下进程和线程的创建并发执行过程。
操作系统上机实验报告 实验名称： 进程和线程 实验目的： 理解unix/Linux下进程和线程的创建、并发执行过程。 实验内容： 1．进程的创建 2．多线程应用 实验步骤及分析： 一、进程的创建 下面这个C程序展示了UNIX系统中父进程创建子进程及各自分开活动的情况。 fork( ) 创建一个新进程。 系统调用格式： pid=fork( ) 参数定义： int fork( ) fork( )返回值意义如下： 0：在子进程中，pid变量保存的fork( )返回值为0，表示当前进程是子进程。 >0：在父进程中，pid变量保存的fork( )返回值为子进程的id值（进程唯一标识符）。 -1：创建失败。 如果fork( )调用成功，它向父进程返回子进程的PID，并向子进程返回0，即fork( )被调用了一次，但返回了两次。此时OS在内存中建立一个新进程，所建的新进程是调用fork( )父进程（parent process）的副本，称为子进程（child process）。子进程继承了父进程的许多特性，并具有与父进程完全相同的用户级上下文。父进程与子进程并发执行。 2、参考程序代码 /*process.c*/ #include
Linux进程同步
Linux进程同步 1.概述 Linux系统同一时间可能有多个进程在执行，因此需要一些同步机制来同步各个进程对于共享资源的访问。在Linux内核中有相应的同步技术实现，包括原子操作、信号量、读写信号量、自旋锁和等待队列等等。本文从同步的机制出发，重点研究讨论了Linux系统非阻塞的同步机制、Linux系统内核同步机制、Linux系统多线程的同步机制。 我们在实际生活中经常碰到这样的一类问题：有时候我们在使用打印机实现某种功能的时候，有可能使多个任务的打印结果交织在一起，造成混乱。这时多任务之间的同步操作便显得非常重要。比如在工业控制中的多个相互合作的任务，可以将数据采集、数据处理和数据输出划分为不同的任务。在它们之间建立一种必要的通信机制，使得采集任务可以通知数据处理任务。在新采集的数据已经处理完毕的时候，数据处理任务可以及时的通知输出任务，告诉输出任务需要实现的结果已经经过计算完成，需要通过输出设备输出。多任务的引入主要有以下有点：多任务的引入改善了系统的资源利用率，并且提高了系统的吞吐量，尤其是在嵌入式多任务操作系统中，但是与此同时多任务的引入也带来了另外的问题，那就是多个任务间如何协调、合作共同完成一个大的系统功能。特别是当我们在竞争使用临界资源，或是需要相互通知某些事件发生时。 另外在Linux操作系统里，在某一个时间段里，有些资源可能被很多内核同时来调用，这时我们便需要一套同步机制来同步各内核执行单元对共享数据的访问。尤其是在多核通信的机制上更需要同步机制来协调进程之间的通信。在Linux内核中有相应的技术实现，主要包括原子操作、信号量、读写信号量、自旋锁和等待队列。利用常用的同步机制可以有效地实现多任务、多内核之间的优化，实现其之间的合理调度。 2.同步机制 2.1临界资源与临界区 我们把在一段时间内只允许一个任务访问的资源叫做临界资源。这里与vxworks中的信号量的使用比较的类似。任务在占有CPU之后，还需要相应的资源才可以正常的执行。如果此时任务需要的资源被其它任务所占有，那么当前任务必须等待前一个任务完成并释放该资源后，才可以执行。把程序中使用临界资源的代码称为临界区。如果此刻临界资源未能访问，该任务便可以进入临界区，并将其设置为被访问状态。然后，即可以对临界资源进行操作。待任务完成后释放其占用的资源。
Linux中进程与线程的概念以及区别
Linux中进程与线程的概念以及区别 linux进程与线程的区别，早已成为IT界经常讨论但热度不减的话题。无论你是初级程序员，还是资深专家，都应该考虑过这个问题，只是层次角度不同罢了。对于一般的程序员，搞清楚二者的概念并在工作中学会运用是其思考的主要问题；对于资深工程师，如何在系统层面实现两种技术及其各自的性能和实现代价是其思考的主要问题。由此可见进程和线程在IT界的重要地位。 进程和线程是操作系统的基本概念，它们之间既有区别又有联系。从定义来看，它们比较抽象，很难理解。今天给大家打个比方，教大家用类比的方法去理解它，掌握它。其实，进程和线程的关系就好比是工厂车间和车间工人的关系，进程就像是一个工厂车间，线程就像是车间里的工人，每个工厂车间有一个入口和出口，这就好比执行进程程序的主函数；每个工厂车间都有自己的地址空间，这个空间里边可以包含不同工种的工人，这就好比一个进程的地址空间，包含文本区域，数字区域，堆栈；一个工厂车间可以容纳1 个或n车间工人，进程和线程是一对一或一对多的关系，一个进程至少包含一个线程；车 间里的工人共享车间里的空间，这象征着一个进程的内存空间是共享的，每个线程都可以使用共享内存；每个车间可以供不同的工人使用，但每个车间的大小不一，容纳人数都有上限，比如说每个厕所可以容纳1人，每个厨房可以容纳n人，但车间里的每个工人都有上厕所和吃饭的需求，那怎么解决这个问题呢？分批次进行！这就好比线程里的锁机制，当n个线程争夺同一资源时，就在这个资源上加把锁，当线程使用完毕，资源释放后才会供给后边的资源使用。有人可能会问，怎么确定使用该资源的先后顺序呢？按照优先级的高低来确定，优先级高的先使用，优先级低的后使用，同一级别按照先来后到的顺序使用。 通过这个故事我么可以看出，操作系统的设计可以归纳为3点： （1）以多进程形式，允许多个任务同时运行，也就是允许工厂里的多个车间同时工作；
操作系统课程设计：Linux系统管理实践与进程通信实现
操作系统课程设计：Linux系统管理实践与进程通信实现
操作系统课程设计——Linux系统管理实践与进程通信实现 班级网络10 学号 31006100 姓名 YHD 指导老师詹永照
二零一三年一月八号 一、设计内容 1、Linux系统的熟悉与常用操作命令的掌握。 2、Linux环境下进程通信的实现。（实现父母子女放水果吃水果的同步互斥问题，爸爸放苹果，女儿专等吃苹果，妈妈放橘子，儿子专等吃橘子，盘子即为缓冲区，大小为5。） 二、Linux环境介绍 1、Linux的由来与发展 Linux是一种可以在PC机上执行的类似UNIX的操作系统，是一个完全免费的操作系统。1991年，芬兰学生Linux Torvalds开发了这个操作系统的核心部分，因为是Linux改良的minix系统，故称之为Linux。 2、Linux的优点 （1）Linux具备UNIX系统的全部优点 Linux是一套PC版的UNIX系统，相对于Windows是一个十分稳定的系统，安全性好。 （2）良好的网络环境 Linux与UNIX一样，是以网络环境为基础的操作系统，具备完整的网络功能，提供在Internet或Intranet的邮件，FTP，www等各种服务。 （3）免费的资源 Linux免费的资源和公开的源代码方便了对操作系统的深入了解，给编程爱好者提供更大的发挥空间。 3、Linux的特点 1）全面的多任务，多用户和真正的32位操作系统 2）支持多种硬件，多种硬件平台
3）对应用程序使用的内存进行保护 4）按需取盘 5）共享内存页面 6）使用分页技术的虚拟内存 7）优秀的磁盘缓冲调度功能 8）动态链接共享库 9）支持伪终端设备 10）支持多个虚拟控制台 11）支持多种CPU 12）支持数字协处理器387的软件模拟 13）支持多种文件系统 14）支持POSIX的任务控制 15）软件移植性好 16）与其它UNIX系统的兼容性 17）强大的网络功能 三、常用命令介绍 1、目录操作 和DOS相似，Linux采用树型目录管理结构，由根目录（/）开始一层层将 子目录建下去，各子目录以 / 隔开。用户login后，工作目录的位置称为 home directory，由系统管理员设定。‘~’符号代表自己的home directory，例 如 ~/myfile 是指自己home目录下myfile这个文件。 Linux的通配符有三种：’*’和’?’用法与DOS相同，‘-‘代表区间内 的任一字符，如test[0-5]即代表test0，test1，……，test5的集合。 （1）显示目录文件 ls 执行格式： ls [-atFlgR] [name] (name可为文件或目录名称) 例： ls 显示出当前目录下的文件 ls -a 显示出包含隐藏文件的所有文件 ls -t 按照文件最后修改时间显示文件 ls -F 显示出当前目录下的文件及其类型
基于Linux的多进程网络通信
信息工程学院 嵌入式系统设计课程设计报告 题目：基于linux系统移植的多进程通信学号：------------ 学生姓名：-------- 专业名称：计算机科学与技术 班级：-------
目录 一、课程研究意义及现状 (3) 1.1课题研究意义 (3) 1.2课题研究现状 (3) 二、系统总体方案设计及功能模块介绍 (4) 2.1 系统概述及总体方案设计 (4) 2.2功能模块介绍 (4) 三、系统软件设计与实现 (5) 3.1主程序设计与实现 (5) 3.3文件上传程序设计与实现 (8) 3.4文件下载程序设计与实现 (9) 3.5多进程简易聊天设计与实现 (10) 四、系统测试 (12) 4.1系统软件测试 (12) 4.1.1文件上传测试 (12) 4.1.2文件下载测试 (13) 4.1.3多进程简易聊天 (14) 4.2系统硬件测试 (15) 五、总结和展望 (16) 六、参考文献 (17) 七、源代码 (18)
一、课程研究意义及现状 1.1课题研究意义 Linux是一套免费使用和自由传播的类Unix操作系统，是一个基于POSIX 和UNIX的多用户、多任务、支持多线程和多CPU的操作系统。它能运行主要的UNIX工具软件、应用程序和网络协议。它支持32位和64位硬件。Linux继承了Unix以网络为核心的设计思想，是一个性能稳定的多用户网络操作系统 1.2课题研究现状 在网络无所不在的今天，在Internet上，有Faceboo k、微信、Twitter、QQ等网络聊天软件，极大程度上方便了处于在世界各地的友人之间的相互联系，也使世界好像一下子缩小了，不管你在哪里，只要你上了网，打开这些软件，就可以给你的朋友发送信息，不管对方是否也同时在线，只要知道他有号码。 Linux操作系统作为一个开源的操作系统被越来越多的人所应用，它的好处在于操作系统源代码的公开化！只要是基于GNU公约的软件你都可以任意使用并修改它的源代码。但对很多习惯于Windows操作系统的人来说，Linux的操作不够人性化、交互界面不够美观，这给Linux操作系统的普及带来了很大的阻碍。因此制作一个Linux操作系统下的简易聊天程序，通过设计这样的一个应用程序还能更好的学习网络编程知识和掌握Linux平台上应用程序设计开发的过程，将大学三年所学知识综合运用，以达到检验学习成果的目的。
linux多线程通信课程设计报告
课程设计说明书(论文) 题目线程同步服务器编程 课程名称通信应用软件课程设计 专业 班级 学生姓名 学号 设计地点 指导教师 设计起止时间 目录 1.问题描述 (3)
1.1背景 (3) 1.2题目要求 (3) 1.3源代码运行方法及功能描述： (3) 1.4关系模式 (4) 2.方案图表设计 (4) 2.1TCP实验原理图形 (4) 2.2互斥锁实验原理图形 (5) 3.部分函数源代码 (6) 3.1互斥锁 (6) 3.2TCP服务器 (8) 3.3倒序输出信息 (8) 4.记过数据处理 (9) 5.结束语 (11) 6.参考文献 (11)
1.问题描述 1.1背景 进程是一个可拥有资源的基本单位，也是一个可独立调度和分配的基本单位。一个进程至少有一个线程。 在多进程/多线程环境中，线程及进程同步是十分重要的。该技术解决了由并发而产生的同步问题，使得并发服务器能可靠的运行。 和进程相比，线程的最大优点之一是数据的共享性，各个进程共享父进程处继承的数据段，可以方便的获得、修改数据。但这也给多线程编程带来了许多问题。必须当心有多个不同的进程访问相同的变量。许多函数是不可重入的，即同时不能运行一个函数的多个拷贝（除非使用不同的数据段）。在函数中声明的静态变量常常带来问题，函数的返回值也会有问题。因为如果返回的是函数内部静态声明的空间的地址，则在一个线程调用该函数得到地址后使用该地址指向的数据时，别的线程可能调用此函数并修改了这一段数据。在进程中共享的变量必须用关键字volatile来定义，这是为了防止编译器在优化时（如gcc中使用-OX参数）改变它们的使用方式。为了保护变量，必须使用信号量、互斥等方法来保证对变量的正确使用。 1.2 题目要求： 1.在了解线程同步、进程同步及进程间通信技术的基础上，把udpclient改成tcpclient,即把UDP改成TCP连接，其余功能要求不变。 2.在客户端同时显示服务器的时间。 3. 在服务器端倒序显示客户端的信息 1.3 功能简述： 源程序运行方法： 先运行tcpserver.c，然后打开一个终端启动服务器程序stt_client.c，再打开一个新的终端运行客户程序(stt_client.c)3次。 tcpserver.c程序功能：
linux进程间通讯的几种方式
1.信号：（signal）是一种处理异步事件的方式。信号时比较复杂的通信方式，用于通知接受进程有某种事件发生，除了用于进程外，还可以发送信号给进程本身。 2.信号量：（Semaphore）进程间通信处理同步互斥的机制。是在多线程环境下使用的一种设施, 它负责协调各个线程, 以保证它们能够正确、合理的使用公共资源。 linux进程间通讯的几种方式的特点和优缺点，和适用场合 1. 管道( pipe )：管道是一种半双工的通信方式，数据只能单向流动，而且只能在具有亲缘关系的进程间使用。进程的亲缘关系通常是指父子进程关系。 有名管道(named pipe) ：有名管道也是半双工的通信方式，但是它允许无亲缘关系进程间的通信。 信号量( semophore ) ：信号量是一个计数器，可以用来控制多个进程对共享资源的访问。它常作为一种锁机制，防止某进程正在访问共享资源时，其他进程也访问该资源。因此，主要作为进程间以及同一进程内不同线程之间的同步手段。消息队列( message queue ) ：消息队列是由消息的链表，存放在内核中并由消息队列标识符标识。消息队列克服了信号传递信息少、管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。 信号( sinal ) ：信号是一种比较复杂的通信方式，用于通知接收进程某个事件已经发生。 共享内存( shared memory)：共享内存就是映射一段能被其他进程所访问的内存，这段共享内存由一个进程创建，但多个进程都可以访问。共享内存是最快的IPC方式，它是针对其他进程间通信方式运行效率低而专门设计的。它往往与其他通信机制，如信号量，配合使用，来实现进程间的同步和通信。
linux操作系统-实验-Linux-多线程编程
《操作系统》实验报告
用gcc编译的时候需要加-lpthread,否则会出现以下错误： 五、思考题 多进程编程与多线程编程有何区别？ 相同点：Linux下不管是多线程编程还是多进程编程，最终都是用do_fork 实现 不同点：父子进程变量是互不影响的，由于父子进程地址空间是完全隔开的，变量的地址可以是完全相同的。Linux下编程多用多进程编程少用多线程编程。多线程比多进程成本低，但性能更低：多进程是立体交通系统，虽然造价高，上坡下坡多耗点油，但是不；多线程是平面交通系统，造价低，但红绿灯太多，老堵车。 1、多进程：子进程是父进程的复制品。子进程获得父进程数据空间、堆和栈的复制品。 2、多线程：相对与进程而言，线程是一个更加接近与执行体的概念，它可以与同进程的其他线程共享数据，但拥有自己的栈空间，拥有独立的执行序列。两者都可以提高程序的并发度，提高程序运行效率和响应时间。 3、线程和进程在使用上各有优缺点：线程执行开销小，但不利于资源管理和保护；而进程正相反。同时，线程适合于在5MP机器上运行，而进程则可以跨机器迁移。
代码： #include
linux下C语言编程4-使用共享内存实现进程间通信
linux下C语言编程4-使用共享内存实现进程间通信 共享内存的函数有以下几个： （1）int shmget(key_t key, int size, int shmflg)，开辟或使用一块共享内存。 （2）void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg)，将参数shmid所指向的共享内存与当前进程连接。 当使用某共享内存时，需要先使用shmat，达成连接。 （3）int shmdt(const void *shmaddr)，将先前用shmat连接的共享内存与当前进程解除连接。参数shmaddr为shmat返回的共享内存的地址。 在完成对共享内存的使用后，需要使用shmdt解除连接。 （4）int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf)，控制内存的操作。当cmd 为IPC_RMID时，删除shmid所指的共享内存。 这些函数的表头文件为
Linux多线程编程小结
Linux多线程编程小结 愤怒的小狐狸----博客专栏 前一段时间因为开题的事情一直耽搁了我搞Linux的进度，搞的我之前学的东西都遗忘了，很烦躁的说，现在抽个时间把之前所学的做个小节。文章内容主要总结于《Linux程序设计第3版》。 1.Linux进程与线程 Linux进程创建一个新线程时，线程将拥有自己的栈（因为线程有自己的局部变量），但与它的创建者共享全局变量、文件描述符、信号句柄和当前目录状态。 Linux通过fork创建子进程与创建线程之间是有区别的：fork创建出该进程的一份拷贝，这个新进程拥有自己的变量和自己的PID，它的时间调度是独立的，它的执行几乎完全独立于父进程。 进程可以看成一个资源的基本单位，而线程是程序调度的基本单位，一个进程内部的线程之间共享进程获得的时间片。 2._REENTRANT宏 在一个多线程程序里，默认情况下，只有一个errno变量供所有的线程共享。在一个线程准备获取刚才的错误代码时，该变量很容易被另一个线程中的函数调用所改变。类似的问题还存在于fputs之类的函数中，这些函数通常用一个单独的全局性区域来缓存输出数据。 为解决这个问题，需要使用可重入的例程。可重入代码可以被多次调用而仍然工作正常。编写的多线程程序，通过定义宏_REENTRANT来告诉编译器我们需要可重入功能，这个宏的定义必须出现于程序中的任何#include语句之前。 _REENTRANT为我们做三件事情，并且做的非常优雅： （1）它会对部分函数重新定义它们的可安全重入的版本，这些函数名字一般不会发生改变，只是会在函数名后面添加_r字符串，如函数名gethostbyname 变成gethostbyname_r。 （2）stdio.h中原来以宏的形式实现的一些函数将变成可安全重入函数。 （3）在error.h中定义的变量error现在将成为一个函数调用，它能够以一种安全的多线程方式来获取真正的errno的值。
操作系统原理进程管理及进程通信
如有你有帮助，请购买下载，谢谢！ 广州大学学生实验报告 一、实验目的 1、掌握进程的概念，明确进程的含义 2、认识并了解并发执行的实质 3、了解什么是管道 4、熟悉UNIX/LINUX支持的管道通信方式 二、实验器材 1、计算机一台。 2、Linux 三、实验内容 1、编写一段程序，使用系统调用fork( )创建两个子进程。当此程序运行时，在系统中有一个父进程和两个子进程活动。让每一个进程在屏幕上显示一个字符：父进程显示'a'，子进程分别显示字符'b'和字符'c'。试观察记录屏幕上的显示结果，并分析原因。 2、修改上述程序，每一个进程循环显示一句话。子进程显示'daughter …'及'son ……'，父进程显示'parent ……'，观察结果，分析原因。 3、编写程序实现进程的管道通信。用系统调用pipe( )建立一管道，二个子进程P1和P2分别向管道各写一句话： Child 1 is sending a message! Child 2 is sending a message! 父进程从管道中读出二个来自子进程的信息并显示（要求先接收P1，后P2）。 四、实验步骤、记录和结果 实验二进程管理实验 （一）进程的创建实验 1.使用vi输入下面代码 编译运行结果： 从执行情况来看，可能输出bac，bca... 2.使用vi输入下面代码 编译运行结果： 分析原因： 1、从进程并发执行来看，各种情况都有可能。上面的三个进程没有同步措施，所以父进程与子进程的输出内容会叠加在一起。输出次序带有随机性。 2、由于函数printf( )在输出字符串时不会被中断，因此，字符串内部字符顺序输出不变。但由于进程并发执行的调度顺序和父子进程抢占处理机问题，输出字符串的顺序和先后随着执行的不同而发生变化。这与打印单字符的结果相同。 1页