Linux多进程间实现同步: 研究锁机制（linux多进程锁）

Linux中同步多进程可以使用“锁机制”这一有效的技术来实现。多进程的程序运行是不协调的，这就可能导致进程之间的竞态条件。当某个进程正在操作资源时，另一个进程也可以去操作相应的资源，但是当它们的运行结果就可能是不正确的。

例如，一个进程正要写入一个全局变量a，它必须要获取一把写锁，而另一个进程正要读取这个变量a，它必须要获取一把读锁。若是没有锁保护，可能会造成read操作还读取到写操作前的不正确的数据。

Linux提供了好几种锁机制。本文将讨论三种典型的同步锁机制，互斥锁，读写锁和条件变量。

1、互斥锁：

Linux提供了参数pthread_mutex_t来实现互斥锁。它只有一种状态，可以阻止多个线程同时访问一个资源。该函数具有两个参数，attributes可以指定类型属性。

以下是一个互斥锁示例：

#include 
 
pthread_mutex_t lock;
 
int main()
{
    int ret;
    
    // 初始化
    ret = pthread_mutex_init(&lock, NULL);
    
    // 加锁
    ret = pthread_mutex_lock(&lock);
    // 读写资源 
    /* access shared resource */
    
    // 解锁
    ret = pthread_mutex_unlock(&lock); 
    
    // 销毁
    ret = pthread_mutex_destroy(&lock);
 
    return 0;
}

2、读写锁定：

读写锁的实现原理与互斥锁类似，但是其深层的区别在于，读写锁可以允许多个读者进程同时访问一处资源，但是只能有一个写者进程能访问这处资源。

以下是实现读写锁的一个示例：

#include 
 
pthread_rwlock_t lock;
 
int main()
{
 pthread_rwlock_init(&lock, NULL);
 
 // 读锁
 pthread_rwlock_rdlock(&lock);
 
 // 读取资源 
 /* access shared resource */
 // 解读锁
 pthread_rwlock_unlock(&lock);
 // 写锁
 pthread_rwlock_wrlock(&lock);
 
 // 写入资源 
 /* access shared resource */

 // 解写锁
 pthread_rwlock_unlock(&lock);
 pthread_rwlock_destroy(&lock);
 
 return 0;
}

3、条件变量

Linux提供参数pthread_cond_t来实现条件变量，通常结合互斥锁来使用，改变临界区状态时会在条件变量上发出信号，从而唤醒等待线程去处理。

以下是实现条件变量的一个示例：

#include  
 
pthread_mutex_t mutex;
pthread_cond_t cond;
 
int main()
{
    int ret;
    
    // 初始化
    ret = pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
    ret = pthread_cond_init(&cond, NULL);
 
    // 加锁
    ret = pthread_mutex_lock(&mutex);
    // 读写资源 
    /* access shared resource */
    // 唤醒其它锁等待线程，改变临界区状态 
    pthread_cond_signal(&cond);  
    // 解锁
    ret = pthread_mutex_unlock(&mutex); 
    
    // 销毁
    ret = pthread_mutex_destroy(&mutex);
    ret = pthread_cond_destroy(&cond); 
 
    return 0;
}

总之，Linux多进程间实现同步可以使用互斥锁，读写锁和条件变量等锁机制来实现。只有当多个进程采用这些机制才可以对资源进行安全的操作，可以避免竞态条件及冲突的发生。