Linux系統程式設計—程序間同步
我們知道，執行緒間同步有多種方式，比如：訊號量、互斥量、讀寫鎖，等等。那程序間如何實現同步呢？本文介紹兩種方式：互斥量和檔案鎖。
##互斥量mutex
我們已經知道了互斥量可以用於線上程間同步，但實際上，互斥量也可以用於程序間的同步。為了達到這一目的，可以在pthread_mutex_init初始化之前，修改其屬性為程序間共享。mutex的屬性修改函式主要有以下幾個：
主要應用函式：
pthread_mutexattr_t mattr 型別： 用於定義互斥量的屬性 pthread_mutexattr_init函式：初始化一個mutex屬性物件 pthread_mutexattr_destroy函式：銷燬mutex屬性物件 (而非銷燬鎖) pthread_mutexattr_setpshared函式：修改mutex屬性。
int pthread_mutexattr_setpshared(pthread_mutexattr_t *attr, int pshared);
我們重點看第二個引數：pshared，它有以下兩個取值：
執行緒鎖：PTHREAD_PROCESS_PRIVATE (mutex的預設屬性即為執行緒鎖，程序間私有)
程序鎖：PTHREAD_PROCESS_SHARED
要想實現程序間同步，需要將mutex的屬性改為PTHREAD_PROCESS_SHARED。
#include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <fcntl.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <pthread.h> #include <sys/mman.h> #include <sys/wait.h> struct mt { int num; pthread_mutex_t mutex; pthread_mutexattr_t mutexattr; }; int main(void) { int i; struct mt *mm; pid_t pid; mm = mmap(NULL, sizeof(*mm), PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED|MAP_ANON, -1, 0); memset(mm, 0, sizeof(*mm)); pthread_mutexattr_init(&mm->mutexattr); //初始化mutex屬性物件 pthread_mutexattr_setpshared(&mm->mutexattr, PTHREAD_PROCESS_SHARED); //修改屬性為程序間共享 pthread_mutex_init(&mm->mutex, &mm->mutexattr); //初始化一把mutex瑣 pid = fork(); if (pid == 0) { for (i = 0; i < 10; i++) { sleep(1); pthread_mutex_lock(&mm->mutex); (mm->num)++; pthread_mutex_unlock(&mm->mutex); printf("-child----------num++ %d\n", mm->num); } } else if (pid > 0) { for ( i = 0; i < 10; i++) { sleep(1); pthread_mutex_lock(&mm->mutex); mm->num += 2; pthread_mutex_unlock(&mm->mutex); printf("-------parent---num+=2 %d\n", mm->num); } wait(NULL); } pthread_mutexattr_destroy(&mm->mutexattr); //銷燬mutex屬性物件 pthread_mutex_destroy(&mm->mutex); //銷燬mutex munmap(mm,sizeof(*mm)); //釋放對映區 return 0; }
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##檔案鎖
顧名思義，就是通過檔案實現鎖機制。具體來講，是通過藉助 fcntl函式來實現鎖機制。當操作檔案的程序沒有獲得鎖時，雖然可以開啟檔案，但無法對檔案執行執行read、write操作。
###fcntl函式：
函式原型：int fcntl(int fd, int cmd, ... /* arg */ );
函式作用：獲取、設定檔案訪問控制屬性。
引數介紹：引數cmd有以下取值： F_SETLK (struct flock *)設定檔案鎖（trylock） F_SETLKW (struct flock *) 設定檔案鎖（lock）W --> wait F_GETLK (struct flock *)獲取檔案鎖 資料型別flock原型如下： struct flock { ... short l_type; 鎖的型別：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; 長度：0表示整個檔案加鎖 pid_t l_pid; 持有該鎖的程序ID：(F_GETLK only) ... };
###程序間檔案鎖示例
多個程序對加鎖檔案進行訪問：
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
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; /*選用寫瑣*/
// f_lock.l_type = F_RDLCK; /*選用讀瑣*/
f_lock.l_whence = SEEK_SET;
f_lock.l_start = 0;
f_lock.l_len = 0; /* 0表示整個檔案加鎖 */
fcntl(fd, F_SETLKW, &f_lock);
printf("get flock\n");
sleep(10);
f_lock.l_type = F_UNLCK;
fcntl(fd, F_SETLKW, &f_lock);
printf("un flock\n");
close(fd);
return 0;
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檔案鎖類似於讀寫鎖，依然遵循“讀共享、寫獨佔”特性。但是，如果程序不加鎖直接操作檔案，依然可訪問成功，但資料勢必會出現混亂。
既然檔案鎖可用應用在程序中，那在多執行緒中，可以使用檔案鎖嗎？
答案是不行的。因為多執行緒間共享檔案描述符，而給檔案加鎖，是通過修改檔案描述符所指向的檔案結構體中的成員變數來實現的。因此，多執行緒中無法使用檔案鎖。
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