linux 互斥锁多进程

    Linux系统是一种多任务、多用户的操作系统。在多进程的环境下，如果不加控制地访问共享资源，就会出现竞态条件，导致数据混乱、程序崩溃等问题。为了解决这个问题，引入了互斥锁机制。本文将介绍在Linux多进程环境下如何使用互斥锁来保护共享资源。

    1.互斥锁概述

    互斥锁是一种用于控制对共享资源并发访问的机制。当一个进程获得了互斥锁后，其他进程就不能再获得该锁，直到该进程释放了该锁。这样就保证了同一时间只有一个进程能够访问共享资源，从而避免了竞态条件。

    在Linux中，互斥锁是通过pthread库来实现的。其基本用法如下：

    c

    pthread_mutex_tmutex;//定义互斥锁

    pthread_mutex_init(&mutex,NULL);//初始化互斥锁

    pthread_mutex_lock(&mutex);//加锁

    //访问共享资源

    pthread_mutex_unlock(&mutex);//解锁

    2.互斥锁多进程应用

    在Linux中，使用fork()系统调用可以创建一个新的进程，该进程与原进程共享代码段、数据段和堆栈段。由于互斥锁是基于线程的同步机制，因此在多进程环境下使用互斥锁需要特殊处理。

    在多进程中，每个进程都有自己独立的地址空间，因此无法直接共享互斥锁变量。解决方法是使用共享内存来存储互斥锁变量，并使用信号量来实现对共享内存的访问控制。

    下面是一个示例程序，演示了如何在多进程环境下使用互斥锁来保护共享资源：

    c

    #include<stdio.h>

    #include<stdlib.h>

    #include<unistd.h>

    #include<pthread.h>

    #include<sys/mman.h>

    #include<semaphore.h>

    #defineSHM_SIZE4096

    typedefstruct{

    pthread_mutex_tmutex;

    intcounter;

    }shared_data_t;

    intmain(){

    pid_tpid;

    void*shm_ptr;

    sem_t*sem_ptr;

    shared_data_t*data_ptr;

    //创建共享内存

    shm_ptr=mmap(NULL,SHM_SIZE,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED|MAP_ANONYMOUS,-1,0);

    if(shm_ptr==MAP_FAILED){

    perror("mmap");

    exit(EXIT_FAILURE);

    }

    //创建信号量

    sem_ptr=sem_open("/my_sem",O_CREAT|O_EXCL,S_IRUSR|S_IWUSR,1);

    if(sem_ptr==SEM_FAILED){

    perror("sem_open");

    exit(EXIT_FAILURE);

    }

    //初始化共享数据

    data_ptr=(shared_data_t*)shm_ptr;

    pthread_mutex_init(&data_ptr->mutex,NULL);

    data_ptr->counter=0;

    //创建子进程

    pid=fork();

    if(pid==-1){

    perror("fork");

    exit(EXIT_FAILURE);

    }elseif(pid==0){

    //子进程

    for(inti=0;i<1000000;i++){

    sem_wait(sem_ptr);

    pthread_mutex_lock(&data_ptr->mutex);

    data_ptr->counter++;

    pthread_mutex_unlock(&data_ptr->mutex);

    sem_post(sem_ptr);

    }

    exit(EXIT_SUCCESS);

    }else{

    //父进程

    for(inti=0;i<1000000;i++){

    sem_wait(sem_ptr);

    pthread_mutex_lock(&data_ptr->mutex);

    data_ptr->counter++;

    pthread_mutex_unlock(&data_ptr->mutex);

    sem_post(sem_ptr);

    }

    wait(NULL);

    printf("counter=%d\n",data_ptr->counter);

    //删除信号量

    sem_unlink("/my_sem");

    //删除共享内存

    munmap(shm_ptr,SHM_SIZE);

    }

    return0;

    }

    该程序创建了一个共享内存区域和一个信号量，用于存储互斥锁变量和控制对共享内存的访问。父进程和子进程都会对计数器进行累加操作，由于加锁保证了同一时间只有一个进程能够访问共享资源，因此最终的计数器值应该是2000000。

    3.总结

    本文介绍了在Linux多进程环境下使用互斥锁来保护共享资源的方法。多进程中的互斥锁需要使用共享内存和信号量来实现，以保证不同进程之间能够正确地访问互斥锁变量。通过加锁和解锁操作，可以避免竞态条件的出现，保证程序的正确性和稳定性。

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