深入探究Linux线程消息通信机制 (linux 线程消息)

Linux操作系统是一种非常流行和广泛应用的操作系统之一,尤其在服务器应用领域得到了广泛的应用和认可。作为一种多任务操作系统,Linux允许多个线程同时运行,在多个线程之间进行消息通信是非常常见的情况。Linux提供了多种线程之间消息通信的方式,如信号量、管道、消息队列等。本文将深入探究在Linux中线程的消息通信机制。

一、信号量

信号量是Linux线程之间常见的一种通信方式。信号量是一个计数器,用来保证多个线程之间的同步和互斥操作。通过调用sem_init(),sem_post(),sem_wt()等函数来管理信号量。其中sem_post()函数会将信号量值加一,表示请求得到满足。而sem_wt()函数会将信号量值减一。如果减去一个超过现有信号量值的数值,则此线程被阻塞,直到该信号量被其他线程释放。

信号量一般用于对共享资源的保护和限制,并且不能传递数据。它可以保证线程之间访问共享资源时的顺序,从而避免竞争状态。

二、管道

管道是操作系统中另一种常见的线程通信方式。管道是一种类似于文件的数据结构,是由一个读端和一个写端组成的。通过管道,可以方便地将信息从一个线程传递到另一个线程。在使用管道时,通过fork()函数来创建子进程,并使用pipe()函数创建管道。然后,通过write()函数向管道写入数据,同时通过read()函数从管道中读取数据。

管道一般用于单向的线程通信,数据只能从写端传递到读端。此外,管道也不能用于传输巨型块的数据。因此,如果要传输超大文件,需要使用其他通信方式。

三、消息队列

消息队列是一种先进先出的数据结构,在Linux线程中也是比较常用的一种通信方式。消息队列是通过msgget(),msgsnd(),msgrcv(),等函数来实现的。其中msgget()函数用于请求一个已经存在的消息队列,如果该消息队列不存在,则会创建。msgsnd()函数用于向消息队列写入消息,msgrcv()函数用于从消息队列中读取消息。

消息队列可以传递任意大小的数据块,并能够实现多个线程之间的异步通信。在消息队列中,读取线程可以一直等待直到有数据可读,写入线程也可以一直等待直到数据被获得。因此,消息队列实现了线程之间的异步通信,并保持了较高的效率。

四、共享内存

共享内存是Linux线程中更高效的通信方式。共享内存就是一段可以被多个线程共享的内存区域,这样多个线程可以直接在内存中读写数据,并不需要通过操作系统的内核空间来传递数据。

在Linux中,通过shmget()函数来创建一块共享内存区域,通过shmat()函数将共享内存映射到进程地址空间中。通过shmdt()函数将共享内存从进程地址空间中解除映射并销毁共享内存。共享内存的优势在于它能够高效地传递大量数据,并且这些数据是直接在内存中读写的,所以效率非常高。缺点在于需要程序员对内存进行管理,避免内存泄漏和内存冲突等问题。

在Linux中,线程之间通过消息通信实现协同操作是非常常见和必要的操作。Linux提供了多种线程之间通信的方式,其中包括信号量、管道、消息队列、共享内存等方式。不同的通信方式适用于不同的应用场景,程序员需要根据实际情况进行选择。在使用线程通信时,必须特别小心,避免死锁、竞争状态等问题,保证程序的正确运行。

相关问题拓展阅读:

linux线程是否支持抢占

可以吧,

linux内核的三种调度方法:

1,SCHED_OTHER 分时调度策略,

2,SCHED_FIFO实时调度策略,先到先服务

3,SCHED_RR实时调度策略,时间片轮转

实时进程将得到优先调用,实时进程根据实时优先级决定调度权值,分时进程则通过nice和counter值决定权值,nice越小,counter越大,被调度的概率越大,也就是曾经使用了cpu最少的进程将会得到优先调度。

SHCED_RR和SCHED_FIFO的不同:

当采用SHCED_RR策略的进程的时间片用完,系统将重新分配时间片码运春,并置于就绪队列尾。放在队列尾保证了所有具有相同优先级的RR任务的调度公平。

SCHED_FIFO一旦占用cpu则一直运行。一直运行直到有更高优先级任务到达或自己放弃。

如果有相同优先级的实时进程(根据优先级计算的调度权值是一样的)已经准备好,FIFO时必须等待该进程主动放弃后才可以运行这个优先级相同的任务。而RR可以让每个任务都执行一段时间。

相同点:

RR和FIFO都迟耐只用于实时任务。

创建时优先级大于0(1-99)。

按照可抢占优先级调度算法进行。

就悄握绪态的实时任务立即抢占非实时任务。

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2,SCHED_FIFO实时调度策略,先到先服务

3,SCHED_RR实时调度策略,时间片轮转

实时进程将得到优先调用,实时进程根据实时优先级决定调度权值,分时进程则通过nice和counter值决定权值,nice越小,counter越大,被调度的概率越大,也就是曾经使用了cpu最少则弯的进程将会得到优先调度。

SHCED_RR和SCHED_FIFO的不同兆胡:

当采用SHCED_RR策略的进程的时间片用完,系统将重新分配时间片,并置于就绪队列族盯拦尾。放在队列尾保证了所有具有相同优先级的RR任务的调度公平。

SCHED_FIFO一旦占用cpu则一直运行。一直运行直到有更高优先级任务到达或自己放弃。

如果有相同优先级的实时进程(根据优先级计算的调度权值是一样的)已经准备好,FIFO时必须等待该进程主动放弃后才可以运行这个优先级相同的任务。而RR可以让每个任务都执行一段时间。

相同点:

RR和FIFO都只用于实时任务。

创建时优先级大于0(1-99)。

按照可抢占优先级调度算法进行。

就绪态的实时任务立即抢占非实时任务。

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