linux 进程间同步

互斥量mutex

进程间也可以使用互斥锁，来达到同步的目的。但应在pthread_mutex_init初始化之前，修改其属性为进程间共享。mutex的属性修改函数主要有以下几个。

主要应用函数：

pthread_mutexattr_t mattr 类型： 用于定义mutex锁的【属性】
pthread_mutexattr_init函数： 初始化一个mutex属性对象
int pthread_mutexattr_init(pthread_mutexattr_t *attr);
pthread_mutexattr_destroy函数： 销毁mutex属性对象 (而非销毁锁)
int pthread_mutexattr_destroy(pthread_mutexattr_t *attr);
pthread_mutexattr_setpshared函数： 修改mutex属性。
int pthread_mutexattr_setpshared(pthread_mutexattr_t *attr, int pshared);
参2：pshared取值：
线程锁：PTHREAD_PROCESS_PRIVATE (mutex的默认属性即为线程锁，进程间私有)
进程锁：PTHREAD_PROCESS_SHARED
例：使用mutex实现进程同步

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

struct mt {
    int num;
    pthread_mutex_t mutex;
    pthread_mutexattr_t mutexattr;
};

int main(void)
{
    int i;
    struct mt *mm;
    pid_t pid;
/*
    int fd = open("mt_test", O_CREAT | O_RDWR, 0777);
    ftruncate(fd, sizeof(*mm));
    mm = mmap(NULL, sizeof(*mm), PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
    close(fd);
    unlink("mt_test");
*/
    mm = mmap(NULL, sizeof(*mm), PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED|MAP_ANON, -1, 0);//开辟共享存储区
    memset(mm, 0, sizeof(*mm));

    pthread_mutexattr_init(&mm->mutexattr);                                  //初始化mutex属性对象
    pthread_mutexattr_setpshared(&mm->mutexattr, PTHREAD_PROCESS_SHARED);    //修改属性为进程间共享

    pthread_mutex_init(&mm->mutex, &mm->mutexattr);                          //初始化一把mutex琐

    pid = fork();
    if (pid == 0)
	{
        for (i = 0; i < 100; i++) 
		{
            pthread_mutex_lock(&mm->mutex);
            (mm->num)++;
			int temp=mm->num;
            pthread_mutex_unlock(&mm->mutex);
			
            printf("-child----------num++   %d\n", temp);
        }
    } 
	else if (pid > 0) 
	{
        for ( i = 0; i < 100; i++) 
		{
       
            pthread_mutex_lock(&mm->mutex);
            mm->num += 2;
			int temp=mm->num;
            pthread_mutex_unlock(&mm->mutex);
			
            printf("-------parent---num+=2  %d\n", temp);
        }
        wait(NULL);
    }

    pthread_mutexattr_destroy(&mm->mutexattr);          //销毁mutex属性对象
    pthread_mutex_destroy(&mm->mutex);                  //销毁mutex
    munmap(mm,sizeof(*mm));                             //释放映射区

    return 0;
}

最后结果显然是300，而且可以看到，出现了明显的进程交替。

文件锁

借助 fcntl函数来实现锁机制。 操作文件的进程没有获得锁时，可以打开，但无法执行read、write操作。
fcntl函数： 获取、设置文件访问控制属性。

int fcntl(int fd, int cmd, ... /* arg */ );

参2：
F_SETLK (struct flock *)设置文件锁（没拿到锁时非阻塞）
F_SETLKW (struct flock *)设置文件锁（没拿到锁时阻塞）W --> wait
F_GETLK (struct flock *)获取文件锁
参3：
struct flock {
…
short l_type; 锁的类型：F_RDLCK 、F_WRLCK 、F_UNLCK
short l_whence; 偏移位置：SEEK_SET、SEEK_CUR、SEEK_END
off_t l_start; 起始偏移：1000
off_t l_len; 长度：0表示整个文件加锁
pid_t l_pid; 持有该锁的进程ID：(F_GETLK only)
…
};

【思考】：多线程中，可以使用文件锁吗？
多线程间共享文件描述符，而给文件加锁，是通过修改文件描述符所指向的文件结构体中的成员变量来实现的，而多线程中操作的都是同一个fd。因此，多线程中无法使用文件锁。（多线程中使用读写锁）

进程间文件锁示例

多个进程对加锁文件进行访问：

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

void sys_err(char *str)
{
    perror(str);
    exit(1);
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    int fd;
    struct flock f_lock;

    if (argc < 2) 
	{
        printf("./a.out filename\n");
        exit(1);
    }

    if ((fd = open(argv[1], O_RDWR)) < 0)
        sys_err("open");

    f_lock.l_type = F_WRLCK;        /*选用写琐*/
    //f_lock.l_type = F_RDLCK;      /*选用读琐*/ 
    //文件锁依然遵循“读共享、写独占”特性

    f_lock.l_whence = SEEK_SET;
    f_lock.l_start = 0;
    f_lock.l_len = 0;               /* 0表示整个文件加锁 */

    fcntl(fd, F_SETLKW, &f_lock);//加锁
    printf("拿到文件锁\n");


    sleep(10);//模拟对文件进行操作


    f_lock.l_type = F_UNLCK;//解锁
    fcntl(fd, F_SETLKW, &f_lock);//解锁
    printf("解锁\n");

    close(fd);

    return 0;
}

依然遵循“读共享、写独占”特性。但如果进程不加锁直接操作文件，依然可访问成功，但数据势必会出现混乱。