嵌入式课堂笔记09

信号：是一种向进程发送通知，告诉其某件事情发生了的一种简单通信机制
信号的产生：另一个进程发送信号
内核发送信号
底层硬件发送信号
段错误



常用信号：SIGABRT 6 终止进程，调abort函数时产生
SIGALRM 14 超时，调用alarm函数时产生
SIGBUS 7 硬件故障
SIGCHLD 17 子进程状态改变
SIGINT 2 终止进程（ctrl+c）
SIGIO 29异步通知信号
SIGKILL 9无条件终止一个进程，不可以被捕获或忽略
SIGPIPE 13写没有读权限的管道文件时
SIGFPE 8 轮询实践，涉及POLL机制
SIGQUIT 3 终止进程（ctrl+\）
SIGSEGV 11 无效存储访问（指针错误）
SIGTERM 15 终止，kill PID时，默认发送的就是这个信号
SIGUSR1 10 用户定义信号1
SIGUSR1 12 用户定义信号2
信号发送
int kill(pid_t pid,int sig);
int rasie(int sig);//给当前进程发送信号
unsigned int alarm(unsigned int seconds);//给当前进程发送信号
void abort();//给当前进程发送信号


调用alarm函数会十秒后产生SIGALRM语句，并且终止进程。若加入while语句，则可以停止十秒，相当于制定了一个闹钟。若加入一个pause函数，会令目前的进程暂停(进入睡眠状态), 直到被信号(signal)所中断。
pause()进程挂起
信号处理方式：忽略、执行用户需要执行的动作（捕获）、默认处理
信号处理API：
#include
typedef void(*sighandler_t)(int);
sighandler_t signal(int signum,sighandler_t handler);//设置某个信号的处理方式

（a）忽略：SIG_IGN
（b）默认：SIG_DFL
线程概述：
（1）线程是任务调度和执行的基本单位。
（2）为什么会有线程?
①进程实现多任务的缺点：
a.进程间切换的计算机资源开销很大，切换效率非常低；
OS是通过虚拟内存机制来实现进程空间独立的，进程在并发运行时需要相互间的切换，切换时必然需要涉及虚拟内存机制的控制，但是虚拟内存机制比较复杂，所以在进行进程间切换时,会耗费高昂的cpu、缓存(cache)、内存等计算机资源，也非常耗费切换时间。
b.进程间数据共享的开销也很大。
当程序涉及多进程时，往往会涉及到进程间的通信，但是由于进程空间的独立性，OS提供了各种各样的通信机制，这些通信机制共同原理就是，通过OS来转发进程间的数据，但是调用OS提供的这些通信机制的函数时，这些OS函数的运行也是需要消耗相当cpu、内存等计算机资源的，同时也很耗费时间。
②线程和进程的关系：
a.线程是进程的一个执行单元，是进程内的调度实体。比进程更小的独立运行的基本单位。线程也被称为轻量级进程；
b.同一进程的线程共享本进程的地址空间，而进程之间则是独立的地址空间；
c.进程退出，进程中所有线程全部退出；
d.一个进程崩溃后，不会对其他进程产生影响，但是一个线程崩溃整个进程都死掉,所以多进程要比多线程健壮;
e.线程不可能完全替代进程；
f. 线程拥有独立的属性：
每个线程拥有自己独立的线程ID 每个线程有独立的切换状态；
调度优先级；
有自己独立的函数栈；
自己独立的错误号；
每一个线程有自己独立的信号屏蔽字和未决信号集；
每个线程有自已独立的tack struct结构体。
线程的特点：线程切换的开销很低——实质是函数的切换
线程通信机制简单——全局变量
线程操作：
①线程函数是由谁提供的？
非OS，而是线程库libpthread.a/.so
线程控制函数有：pthread_create、pthread_join、pthread__detach、pthread_cancel、pthread_ exit等
②线程库和函数手册的安装
sudo apt-get install glibc-doc：安装线程库
sudo apt-get install manpages-posix-dev：安装线程库的函数手册
③线程创建：
int pthread_create(pthread_t*thread,const pthread_attr_t * attr,void *(*start_ routine)(void *),void *arg);
代码实例:创建两个次线程，主线程和两个次线程一起的向同一个文件中写"hello”“world\n”
④线程退出
被动退出: int pthread_.cancel(pthread_t thread);
主动退出：void pthread_ exit(void retval); return返回。
注册线程退出处理函数：
void pthread_ cleanup_ push(void ( routine)(void *), void * arg);
void pthread_ cleanup_ pop(int execute);
单线程退出处理函数的几种条件：
如果线程是调用pthread_ exit函数退出的，也会弹栈
如果线程是被别人调用pthread_.canceI取消的，也会弹栈
注: return退出的话，是不会自动弹栈的，要弹栈的话，必须主动调动thread_ cleanup_ pop(!0)。
⑤线程等待
等待线程的目的:
保证线程的退出顺序:保证一个线程退出并 且回收资源后允许下一个进程退出;
回收线程退出时的资源情况:保证当前线程退出后，创建的新线程不会复用刚才退出线程的地址空间;
获得新线程退出时的结果是否正确的退出返回值，这个有点类似回收僵尸进程的wait,保证不会发生内存泄露等问题。
int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);线程资源为什么不采用进程退出之后一起回收?
⑥线程状态
可结合态：这种状态下的线程是能够被其他进程回收其资源或杀死的；
分离态：这种状态下的线程是不能够被其他线程回收或杀死的:它的存储资源在它终止时由系统自动释放；
默认情况下，线程被创建成可结合的!
如何避免多线程退出导致的内存泄漏?
每个可结合线程需要显示的调用pthread_join回收
将其变成分离态的线程；线程分离函数–pthread_ detach
线程VS进程
（1）进程：进程空间天然是独立的，因此进程间资源的保护是天然的（现成的），需要重点关心的进程间的通信
（2）线程：多线程天然的共享进程空间，因此线程数据共享是天然的（现成的），需要重点关心的是资源的保护
线程的资源保护机制：
①互斥锁
互斥锁使用步骤：1）定义一个互斥锁（变量）pthread_mutex_t mutex;
2）初始化互斥锁：预设互斥锁的初始值
pthread_mutex_t mutex=PTHREAD_MUTEX_INTIALIZER
编译时初始化锁位解锁状态
3）加锁解锁
4）进程退出时销毁互斥锁
②线程信息量
线程信息量使用步骤：1）定义信号量集合
2）初始化集合中的每个信号量
3）p、v操作
4）进程结束时，删除线程信号量集合
③条件变量（作用：线程协同）——主线程对va变量循环+1，次线程发现va==5时，打印va的值并将va清零，如果va的值！=5就什么都不做
（注：条件变量需要在互斥锁的配合下才能工作）
条件变量的使用步骤：1）定义一个条件变量（全局变量）由于条件变量需要互斥锁的配合，所以还需要定义一个线程互斥锁——pthread_cond_t
2）初始条件变量
3）使用条件变量
4）删除条件变量，也需要把互斥锁删除



例：时序出现问题



加锁后



线程协同




对于线程和进程是有区别的，进程是资源分配的最小单位，线程是任务调度的最小单位；每个进程拥有独立的地址空间，多个进程共享进程地址空间。在需要频繁创建和销毁时，需要大量计算时使用线程。高性能交易服务器中间件主张多进程，强相关的处理要用线程，弱相关的处理用进程，多机分布的用进程，多核分布的用线程。