信号量

前几天再写synchronized的JVM实现时候，想起如果是2个线程同时想获得对象锁，即修改对象头的lock位时候，同时发现对象锁可用，同时修改lock的值，天了噜想想真是太可怕，想解决互斥却在解决方法中也有互斥的问题。后来发现： 任何互斥尝试必须基于一些基础硬件的互斥！ 任何互斥尝试必须基于一些基础硬件的互斥！ 任何互斥尝试必须基于一些基础硬件的互斥！ 重要的话要说3遍!! 那我们来看看硬件的支持吧。 1、中断禁用 在单处理器中，并发进程不能同时执行，只能交替。因此要保证互斥，只需要保证一个进程不被中断就行，这种能力可以通过系统内核启用中断和禁止中断定义的原语实现。 禁用中断 临界区 启用中断 这种方法代价很高，因为处理器只能交替执行程序。还有个问题对于多处理器并没有什么用。 2、专用机器指令 在多处理器中，所有处理器都是共享内存。所以要保证互斥，在硬件级别上，对存储单位的访问要排斥对相同单位的其他访问。基于这一点，处理器设计者设计了一些机器指令，来保证两个动作的完整性，如我们喜闻乐见的compareAndSwap。 机器指令方法使用了忙等待。可能饥饿，导致某些进程无限期进入临界区。最重要的是可能产生死锁，假设进程P1通过CAS进入临界区，但是在临界区的时候被迫中断把处理器让给优先级别更高的P2，如果P2想使用同一资源，由于互斥机制，那么P2将永远无法进入临界区。

摘要：在计算机发展早期，CPU的资源十分昂贵，如果一个CPU只能运行一个程序，那么当读写磁盘是CPU就只能处于空闲状态，造成了极大的浪费。从而有了 多道程序 的方式，即编译一个监控程序，当程序不需要使用CPU时，将其他在等待CPU的程序启动。该方式大大提高了CPU的利用率，但它的弊端是不分轻重缓急，有时候一个交互操作可能要等待数十分钟。 分时系统 ：每个CPU运行一段时间后，就主动让出给其他CPU使用。Windows早期版本和Mac OS版本都是采用的这种分时系统来调度程序的。但是一旦有任何程序出现问题无法主动让出CPU给其它程序的话那么操作系统也没有办法，其它程序只能等待，造成死机假象。 多任务系统 ：操作系统接管了所有的硬件资源，并且本身运行在一个受硬件保护的级别。所有的应用都以进程的方式运行在比操作系统更低的级别，每个进程都有自己独立的地址空间，使得进程之间的地址空间相互隔离。CPU由操作系统进行同一分配，每个进程根据进程优先级的高低都有机会获得CPU，但如果运行超过一定的时间，CPU会将资源分配给其他进程，这种CPU分配方式是抢占式，操作系统可以强制剥夺CPU资源并且分配给它认为目前最需要的进程。如果操作系统分配每个进程的时间很短，就会造成很多进程都在同时运行的假象，即所谓的宏观并行，微观串行。 什么是线程 线程（Thread），有时被称为轻量级进程（Lightweight

进程间通信 Inter-Process Communication,IPC 1) 匿名管道 int pipe(int fd[2]); 产生一个管道，两端各自用一个文件描述符表示，其中读端的文件描述符保存在fd[0]中，写端的文件描述符保存在fd[1]中。 只能用于父子进程间通信。在两个进程中只保留个描述符，一个保留写，另一个保留读，反之亦然。 2) 命名管道 named pipe (mkfifo) int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode); //按指定的权限去创建管道文件 打开是不应使用O_CREAT； 打开操作会等待同时存在读写双方时才继续； 可以用于任意进程间单向通信。 3) 匿名本地网络 socketpair(AF_LOCAL, SOCK_STREAN, 0, int fd[2]); //产生一对相互连接的网络套接字，可以用于两进程间相互通信 用于fork的父子进程中通信，每个进程中只保留个套接字就好，读写都用它。 4)专业的进程间通信方式： 共享内存、消息队列、信号量 共享内存： int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg); //创建或获取一块共享内存对象，返回对象id，同一个可以返回同一个共享内存id， 当key是IPC_PRIVATE的时候例外，总是创建一片新的共享内存

1.互斥锁：牺牲了效率，保证了数据安全，缺点：acqueire后其他进程必须等到该进程release后才能继续拿到锁，可能出现死锁情况。 2.递归锁 这个Rlock 内部有一个Lock 和counter counter是用来记录acquire的次数，可以使得资源可以被多次acquire，直到一个线程所有的 acquire都被release，其他的线程才能获得资源，同步锁和递归锁得区别：递归锁可以连续acquire多次，而互斥锁只能acquire一次 总结：Rlock可以多次acquire，每次acquire就相当于counter + 1, 只要counter 不为 0 ，别的进程就无法拿到我的锁，就是锁已经有主人了，除非等我释放了该锁，counter - 1 = 0 这个时候 其他线程才可以 拿到锁。 3.信号量 信号量也是一把锁，可以指定信号量为5，对比互斥锁同一时间只能有一个任务抢到锁去执行，信号量同一时间可以有5个任务拿到锁区执行任务，如果说互斥锁是合租房屋的人去抢一个厕所，那么信号量就相当于一群人去抢公共厕所，公共厕所有多个坑位，这意味着同一 时间可以有多个人上公共厕所，但是公共厕所容纳的人数是一定的，这便是信号量的大小 来源： https://www.cnblogs.com/jingandyuer/p/11413639.html

查看共享内存：ipcs -m 删除共享内存：ipcrm -m shmid 查看信号量：ipcs -s 删除信号量：ipcrm -s semid 查看消息队列：ipcs -q 删除消息队列：ipcrm -q queueid 来源： https://blog.csdn.net/qq_35210580/article/details/100079818

原文: http://blog.gqylpy.com/gqy/229 一、锁机制: multiprocess.Lock 上篇博客中，我们 千方百计 实现了程序的异步，让多个任务同时在几个进程中并发处理，但它们之间的运行没有顺序。尽管并发编程让我们能更加充分的利用io资源，但是也给我我们带来了新问题， 多个进程使用同一份数据资源的时候，就会引发数据安全或顺序混乱问题. 例： # 多进程抢占输出资源 from multiprocessing import Processfrom os import getpidfrom time import sleepfrom random import random def work(i): print("%s: %s is running" %(i, getpid())) sleep(random()) print("%s: %s is done" %(i, getpid())) if __name__ == '__main__': for i in range(5): p = Process(target=work, args=(i,)) p.start() 使用互斥锁维护执行顺序： # 使用锁机制维护执行顺序 from multiprocessing import Process, Lockfrom os import getpidfrom

多任务编程 意义:充分利用计算机CPU的多和资源,同时处理多个应用程序任务,一次提高程序的运行效率. 实现方案:多进程,多线程 进程(process) 进程理论基础 定义:程序在计算机中的一次运行. 程序是一个可执行的文件,是静态的战友磁盘. 进程是一个动态的过程描述,占有计算机运行资源,有一定的生命周期 系统中如何产生一个进程 用户空间通过调用程序接口或者命令发起请求 操作系统接受用户请求,开始创建进程 操作系统调配计算机资源,确定进程状态等 操作系统将创建的进程提供给用户使用 进程基本概念 CPU时间片:如果一个进程占有CPU内核则称这个进程在cpu时间片上. PCB(进程控制块):在内存中开辟的一块空间,用于存放进程的基本信息,也用于系统查找识别进程 进程ID(PID):系统为每个进程分配的一个大于0的整数,作为进程ID.每个ID不重复 　　　　Linux查看进程ID:ps - aux 父子进程:系统中每一个进程(除了系统初始化进程)都有唯一的父进程,可以有0个或者多个子进程.父子进程关系便于进程管理 　　　　查看进程树: pstree 进程状态 三态 就绪态:进程具备执行条件,等待分配CPU资源 运行态:进程占有CPU时间片正在运行 等待态:进程暂时停止运行,让出CPU 五态(在三态基础上增加新建和终止) 新建: 创建一个进程,获取资源过程 终止:进程结束,释放资源过程

文章目录 什么是操作系统 系统调度（分进程和线程） 进程的上下文切换 进程通信 管道 共享内存 信号量 消息队列 socket 死锁 内存管理 什么是内存 相对地址 绝对地址 逻辑地址 物理地址 线性地址 为什么要内存管理 虚拟内存 什么是缓存 缓存替换算法 内存管理方式 什么是操作系统 操作系统是管理和控制计算机硬件与软件资源的计算机程序。 操作系统主要有五大功能：处理机管理（CPU）、进程管理、内存管理、设备管理和文件系统管理。 系统调度（分进程和线程） 引起进程调度的原因有以下几类： （1）正在执行的进程执行完毕。 （2）执行中的进程自己调用阻塞原语将自己阻塞起来进入睡眠状态。 （3）执行中的进程调用了 P 原语操作，从而因资源不足而阻塞；或调用 V 原语操作激活了等待资源的进程队列。 （4）在分时系统中，当一进程用完一个时间片。 （5）就绪队列中某进程的优先级变得高于当前执行进程的优先级，也将引起进程调度。 进程的上下文切换 将CPU硬件状态从一个进程换到另一个进程的过程称为上下文切换，其实就是运行环境的切换。 进程运行时，其硬件状态保存在CPU上的寄存器中。寄存器有：程序计数器、程序状态寄存器、栈指针、通用寄存器、其他控制寄存器的值 进程不运行时，这些寄存器的值保存在进程控制块中；当操作系统要运行一个新的进程时，将进程控制块中相关值送到对应的寄存器中。 进程的内存布局

当需要同时跑多个任务的时候裸机显然不能很好的完成使命，这个时候我们可以给单片机上系统，创建多任务，完成复杂逻辑 一、首先移植uocii在我们的板上，根据mcu型号移植ucosii，需要做相应配置 我用的是ucoii mcu型号是stm32rct6 https://blog.csdn.net/lo_heng/article/details/79127081（移植参考网址） 二、编写任务函数并设置其堆栈大小和优先级等参数。 设置函数堆栈大小，这个需要根据函数的需求来设置，如果任务函数的局部变量多，嵌 套层数多，那么相应的堆栈就得大一些，如果栈设置小了，很可能出现的结果就是 CPU进入 HardFault，遇到这种情况，你就必须把堆栈设置大一点了。另外，有些地方还需要注意堆栈字节对齐的问题，如果任务运行出现莫名其妙的错误（比如用到 sprintf 出错），请 考虑是不是字节对齐的问题。 设置任务优先级，这个需要大家根据任务的重要性和实时性设置，记住高优先级的任务 有优先使用 CPU 的权利。 三、调用 OSInit，初始化 UCOSII，通过调用 OSTaskCreate 函数创建我们的任务。调用 OSStart，启动 UCOSII。 注意：在应用程序中经常有一些代码段必须不受任何干扰地连续运行，这样的代码段叫做临界段 （或临界区）。因此，为了使临界段在运行时不受中断所打断

　　共享内存可以说是最有用的进程间通信方式，也是最快的IPC形式。两个不同进程A、B共享内存的意思是，同一块物理内存被映射到进程A、B各自的进程地址空间。进程A可以即时看到进程B对共享内存中数据的更新，反之亦然。由于多个进程共享同一块内存区域，必然需要某种同步机制，互斥锁和信号量都可以。 　　采用共享内存通信的一个显而易见的好处是效率高，因为进程可以直接读写内存，而不需要任何数据的拷贝。对于像管道和消息队列等通信方式，则需要在内核和用户空间进行四次的数据拷贝，而共享内存则只拷贝两次数据[1]：一次从输入文件到共享内存区，另一次从共享内存区到输出文件。实际上，进程之间在共享内存时，并不总是读写少量数据后就解除映射，有新的通信时，再重新建立共享内存区域。而是保持共享区域，直到通信完毕为止，这样，数据内容一直保存在共享内存中，并没有写回文件。共享内存中的内容往往是在解除映射时才写回文件的。因此，采用共享内存的通信方式效率是非常高的。 　　默认情况下通过fork派生的子进程并不与父进程共享内存区。通过一个程序来验证，程序功能是让父子进程都给一个名为count的全局变量加1操作，程序如下： 1 #include <stdio.h> 2 #include <stdlib.h> 3 #include <unistd.h> 4 #include <sys/types.h> 5 #include