Linux下的进程通信（IPC）&& 应用程序互斥锁mutex的使用

关于进程和线程，有一个简单和形象的解释，比较有用，参见http://kb.cnblogs.com/page/176246/

Linux下的进程通信手段基本上是从Unix平台上的进程通信手段继承而来的。而对Unix发展做出重大贡献的两大主力AT&T的贝尔实验室及BSD（加州大学伯克利分校的伯克利软件发布中心）在进程间通信方面的侧重点有所不同。前者对Unix早期的进程间通信手段进行了系统的改进和扩充，形成了“system V IPC”，通信进程局限在单个计算机内；后者则跳过了该限制，形成了基于套接口（socket）的进程间通信机制。框图如下：

                               
      其中，最初Unix IPC包括：管道、FIFO、信号；System V IPC包括：System V消息队列、System V信号灯、System V共享内存区；Posix IPC包括：Posix消息队列、Posix信号灯、Posix共享内存区。有两点需要简单说明一下：1）由于Unix版本的多样性，电子电气工程协会（IEEE）开发了一个独立的Unix标准，这个新的ANSI Unix标准被称为计算机环境的可移植性操作系统界面（PSOIX）。现有大部分Unix和流行版本都是遵循POSIX标准的，而Linux从一开始就遵循POSIX标准；2）BSD并不是没有涉足单机内的进程间通信（socket本身就可以用于单机内的进程间通信）。
 Linux下进程间通信的几种主要手段简介：
1.管道（Pipe）及有名管道（named pipe）：管道可用于具有亲缘关系进程间的通信，有名管道克服了管道没有名字的限制，因此，除具有管道所具有的功能外，它还允许无亲缘关系进程间的通信；
2.信号（Signal）：信号是比较复杂的通信方式，用于通知接受进程有某种事件发生，除了用于进程间通信外，进程还可以发送信号给进程本身；Linux除了支持Unix早期信号语义函数sigal外，还支持语义符合Posix.1标准的信号函数sigaction
3,报文（Message）队列（消息队列）：消息队列是消息的链接表，包括Posix消息队列systemV消息队列。有足够权限的进程可以向队列中添加消息，被赋予读权限的进程则可以读走队列中的消息。消息队列克服了信号承载信息量少，管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。
4,共享内存：使得多个进程可以访问同一块内存空间，是最快的可用IPC形式。是针对其他通信机制运行效率较低而设计的。往往与其它通信机制，如信号量结合使用，来达到进程间的同步及互斥。
5,信号量（semaphore）：主要作为进程间以及同一进程不同线程之间的同步手段。
6,套接口（Socket）：更为一般的进程间通信机制，可用于不同机器之间的进程间通信。起初是由Unix系统的BSD分支开发出来的，但现在一般可以移植到其它类Unix系统上：Linux和System V的变种都支持套接字。

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        mutex从本质上说就是一把锁，在应用层提供对共享资源的保护访问。

（1）初始化
　　在Linux下，线程的互斥量数据类型是pthread_mutex_t。在使用前，要对它进行初始化。通过pthread_mutex_init进行初始化，并且在释放内存(free)前需要调用pthread_mutex_destroy.
　　原型：int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex, const pthread_mutexattr_t *restric attr);
　　            int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);
 返回值：成功则返回0，出错则返回错误编号。

（2）互斥操作
　　对共享资源的访问，要对互斥量进行加锁，如果互斥量已经上了锁，调用线程会阻塞，直到互斥量被解锁。在完成了对共享资源的访问后，要对互斥量进行解锁。
　　首先说一下加锁函数：
　　int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);
　　int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);
返回值: 成功则返回0, 出错则返回错误编号。说明：具体说一下trylock函数，这个函数是非阻塞调用模式，也就是说，如果互斥量没被锁住，trylock函数将把互斥量加锁，并获得对共享资源的访问权限；如果互斥量被锁住了，trylock函数将不会阻塞等待而直接返回EBUSY，表示共享资源处于忙状态。
　　再说一下解锁函数：
　　原型: int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);

返回值: 成功则返回0, 出错则返回错误编号。

（3）实例

        如果对一个mutex变量testlock，执行了第一次pthread_mutex_lock(testlock)之后，在unlock(testlock)之前的这段时间内，如果有其他线程也执行到了pthread_mutex_lock(testlock)，这个线程就会阻塞住，直到之前的线程unlock之后才能执行，由此，实现同步，也就达到保护临界区资源的目的。

#include <stdio.h>#include <pthread.h>#include <sched.h>#include <unistd.h>void *fun1(void *arg);void *fun2(void *arg);int buffer = 0;pthread_mutex_t mutex;int running = 1;int main(void ){    pthread_t pt1;    pthread_t pt2;    pthread_mutex_init(&mutex,NULL);    pthread_create(&pt1,NULL,fun1,(void*)&running);    pthread_create(&pt2,NULL,fun2,(void*)&running);    usleep(1000);    running=0;    pthread_join(pt1,NULL);    pthread_join(pt2,NULL);    pthread_mutex_destroy(&mutex);    return 0;}void *fun1(void *arg){    while(*(int *)arg)    {//pthread_mutex_lock(&mutex);        printf("in fun1 before add , buffer is : %d\n",buffer);        usleep(2);        buffer++;        printf("in fun1 after sleep and add one ,now buffer is %d \n",buffer);//pthread_mutex_unlock(&mutex);        usleep(2);    }}void *fun2(void *arg){    while(*(int *)arg)    {//pthread_mutex_lock(&mutex);        printf("in fun2 before add , buffer is : %d\n",buffer);        usleep(2);        buffer++;        printf("in fun2 after sleep and add one ,now buffer is %d \n",buffer);//pthread_mutex_unlock(&mutex);        usleep(2);    }}

编译用gcc main.c -lpthread，为何要加后缀？因为pthread库不是Linux系统默认的库，连接时需要使用静态库libpthread.a，所以在线程函数在编译时，需要连接库函数。执行./a.out，结果

屏蔽互斥锁的运行结果

加上互斥锁的运行结果

 

http://blog.csdn.net/lne818/archive/2006/07/31/1005041.aspx

参考原文：http://www.linuxidc.com/Linux/2011-08/39987.htm

参考原文：http://m.blog.csdn.net/blog/leo115/8037869