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Linux讀寫鎖:讀時(shí)共享、寫時(shí)獨(dú)占

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在Linux系統(tǒng)中,鎖機(jī)制是非常重要的一部分。鎖機(jī)制可以控制對(duì)共享資源的訪問,并且可以防止多個(gè)進(jìn)程同時(shí)對(duì)共享資源進(jìn)行寫操作。讀寫鎖是一種特殊的鎖,它允許多個(gè)進(jìn)程同時(shí)對(duì)共享資源進(jìn)行讀操作,但在寫操作期間只允許一個(gè)進(jìn)程進(jìn)行。
讀寫鎖是一種高效的并發(fā)控制機(jī)制。相對(duì)于簡(jiǎn)單的互斥鎖,讀寫鎖允許多個(gè)進(jìn)程在共享資源時(shí)通過并發(fā)操作來提高系統(tǒng)的性能。它的基本原理就是:讀操作可以同時(shí)進(jìn)行,但寫操作必須等待所有已經(jīng)在讀的操作完成后,才能進(jìn)行。
在Linux系統(tǒng)中,讀寫鎖可以通過pthread_rwlock_t數(shù)據(jù)類型來實(shí)現(xiàn)。這個(gè)數(shù)據(jù)類型定義在頭文件pthread.h中。讀寫鎖的基本操作有初始化、讀加鎖、寫加鎖和解鎖等。
讀寫鎖可以分為兩種:讀優(yōu)先型和寫優(yōu)先型。讀優(yōu)先型指的是當(dāng)有大量讀操作時(shí),其他寫操作需要等待,直到所有讀操作完成后才能進(jìn)行寫操作。寫優(yōu)先型指的是當(dāng)有一個(gè)寫操作時(shí),其他讀、寫操作都需要等待,直到寫操作完成后才能進(jìn)行其他操作。
讀寫鎖的用法:
1. 初始化讀寫鎖:可以使用pthread_rwlock_init函數(shù)來初始化讀寫鎖。初始化后需要使用pthread_rwlock_destroy函數(shù)釋放鎖資源。
2. 讀加鎖:在讀共享資源時(shí)需要首先進(jìn)行讀加鎖。讀操作時(shí)不會(huì)阻塞其他的讀操作,但是如果有寫操作,那么讀操作就必須等待??梢允褂胮thread_rwlock_rdlock函數(shù)來進(jìn)行讀加鎖。
3. 寫加鎖:在寫共享資源時(shí)需要首先進(jìn)行寫加鎖。寫操作時(shí)會(huì)阻塞其他的讀操作和寫操作,只有當(dāng)前進(jìn)程操作完成后才可以進(jìn)行其他的操作??梢允褂胮thread_rwlock_wrlock函數(shù)來進(jìn)行寫加鎖。
4. 解鎖:當(dāng)讀寫操作完成后,需要使用pthread_rwlock_unlock函數(shù)進(jìn)行解鎖。必須保證每次加鎖后一定要有對(duì)應(yīng)的解鎖操作,否則會(huì)導(dǎo)致死鎖的問題。
讀寫鎖的使用場(chǎng)景:
1. 當(dāng)有大量讀操作時(shí),可以使用讀寫鎖來提高系統(tǒng)的并發(fā)性能。因?yàn)樽x操作可以同時(shí)進(jìn)行,不會(huì)阻塞其他的讀操作,這樣可以降低系統(tǒng)的延遲。
2. 當(dāng)有少量寫操作時(shí),可以使用讀寫鎖來控制共享資源的訪問。寫操作雖然可能會(huì)阻塞其他的讀操作,但是相對(duì)于線程安全的保證,這是必須的。
3. 當(dāng)有多個(gè)進(jìn)程需要訪問同一個(gè)資源時(shí),需要使用讀寫鎖來協(xié)調(diào)它們的訪問。在多進(jìn)程環(huán)境中,讀寫鎖可以作為一種非常有效的協(xié)調(diào)機(jī)制來控制進(jìn)程之間的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。
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讀寫鎖是一種高效的并發(fā)控制機(jī)制,可以提高系統(tǒng)的并發(fā)性能,保證共享資源的線程安全。讀寫鎖的核心原理就是:讀操作可以同時(shí)進(jìn)行,但寫操作必須在所有讀操作完成后才能進(jìn)行。在多線程、多進(jìn)程的環(huán)境中,使用讀寫鎖可以提高系統(tǒng)的效率和穩(wěn)定性,降低系統(tǒng)的延遲和錯(cuò)誤率。
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Linux
共享內(nèi)存
可以不用加鎖,不過需要一種機(jī)制來標(biāo)記共享內(nèi)存的讀寫狀態(tài);
也就是說要讓兩個(gè)進(jìn)程知道:
1)負(fù)責(zé)游或?qū)懭氲倪M(jìn)程,必須知道當(dāng)前共享內(nèi)存是否可以寫入,上一次的寫入內(nèi)容是否有被負(fù)責(zé)讀取的進(jìn)程讀走;
2)負(fù)責(zé)讀取的進(jìn)程,必須知道當(dāng)前共享內(nèi)存是否需要讀取,防止重復(fù)讀取。
一般的這種標(biāo)記機(jī)制是通過以下方式來簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn):
1)通過讀寫鎖來控制;
2)共享內(nèi)存上設(shè)置一個(gè)地方,專門存放當(dāng)前共享內(nèi)存的稿手讀寫鍵磨嫌狀態(tài);
能.并且是”要”加鎖.可以使用信號(hào)量加鎖.
linux的可讀和可執(zhí)行權(quán)限有什么區(qū)別
linux里有文件、目錄、和可執(zhí)行程序等。
他們分 讀 r 、寫 w、 執(zhí)行x
當(dāng)文件夾有可執(zhí)行權(quán)限的時(shí)候,我們可以在命令行中直接打開文件夾,沒有執(zhí)行權(quán)限則核哪磨不能操緩扮作。
當(dāng)文件有讀權(quán)限的時(shí)候,我們可以看文件的內(nèi)容,對(duì)可執(zhí)行文件這個(gè)讀就沒有什改斗么意義。
當(dāng)可執(zhí)行文件有可執(zhí)行權(quán)限的時(shí)候,如腳本或者二進(jìn)制文件,具有可執(zhí)行權(quán)限時(shí),我們就可以執(zhí)行運(yùn)行相應(yīng)的程序
針對(duì)文件來說,可讀意味著你可以去讀這個(gè)文件里面的內(nèi)容,對(duì)于執(zhí)行來說就好比這個(gè)文件是一個(gè)可執(zhí)行的文件如果不給可執(zhí)腔纖行的權(quán)限這個(gè)文件你是沒法執(zhí)行的。
針對(duì)目錄來說,可讀伍罩仿的權(quán)限意味著你可以進(jìn)入到這悶絕個(gè)目錄里面,到里面之后你可以看到當(dāng)前進(jìn)入的目錄下面所有的文件,這個(gè)是可讀權(quán)限,至于針對(duì)目錄的可執(zhí)行權(quán)限你可以理解成是一種路徑的引用,對(duì)于目錄來講如果你不給可執(zhí)行的權(quán)限你是不能進(jìn)入到這個(gè)目錄里面的。
可肢亮讀就是你只能閱讀文件不能修改添加刪拍吵除里面的內(nèi)襲饑侍容,可執(zhí)行就是你可以修改文件里的內(nèi)容,也可以刪除里面的內(nèi)容或者添加。
可讀就是文件可以被凳塵讀取、顯示出來;可執(zhí)行就是文件是可以棗李禪被(加載)運(yùn)行的,對(duì)于文件夾就是可擾漏以打開(進(jìn)去)。
比如說有一段代碼,可讀是指臘巧你能看到它,讀輪亮鍵到其中每一行的代碼,鍵賀而可執(zhí)行是指你能使用這一段代碼,但并不是去看里面每一句到底寫了什么
linux rcu原理
RCU, Read-Copy-Update,是Linux內(nèi)核中的一種同步機(jī)制。RCU常被描述為讀寫鎖的替代品,它的特點(diǎn)是讀者并不需要直接與寫者進(jìn)行同步,讀者與寫者也能并發(fā)的執(zhí)行。
來一張圖片來描述下大體的操作吧羨薯:
多個(gè)讀者可以并發(fā)訪問臨界資源,同時(shí)使用rcu_read_lock/rcu_read_unlock來標(biāo)定臨界區(qū);
寫者(updater)在更新臨界資源的時(shí)候,拷貝一份副本作為基礎(chǔ)進(jìn)行修改,當(dāng)所有讀者離開臨界區(qū)后,把指向舊臨界資源的指針指向更新后的副本,并對(duì)舊資源進(jìn)行回收處理;
圖中只顯兄羨者示一個(gè)寫者,當(dāng)存在多個(gè)寫者的時(shí)候,需要在寫者之派模間進(jìn)行互斥處理。
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