Linux 线程同步有哪些方法？

Linux系统中，实现线程同步的方式大致分为六种，其中包括：互斥锁、自旋锁、信号量、条件变量、读写锁、屏障。最常用的线程同步方式就是互斥锁、自旋锁、信号量：

1、互斥锁

互斥锁本质就是一个特殊的全局变量，拥有lock和unlock两种状态，unlock的互斥锁可以由某个线程获得，当互斥锁由某个线程持有后，这个互斥锁会锁上变成lock状态，此后只有该线程有权力打开该锁，其他想要获得该互斥锁的线程都会阻塞，直到互斥锁被解锁。

互斥锁的类型：

①普通锁：互斥锁默认类型。当一个线程对一个普通锁加锁以后，其余请求该锁的线程将形成一个等待队列，并在锁解锁后按照优先级获得它，这种锁类型保证了资源分配的公平性。一个线程如果对一个已经加锁的普通锁再次加锁，将引发死锁对一个已经被其他线程加锁的普通锁解锁，或者对一个已经解锁的普通锁再次解锁，将导致不可预期的后果。

②检错锁：一个线程如果对一个已经加锁的检错锁再次加锁，则加锁 *** 作返回EDEADLK对一个已经被其他线程加锁的检错锁解锁或者对一个已经解锁的检错锁再次解锁，则解锁 *** 作返回EPERM。

③嵌套锁：该锁允许一个线程在释放锁之前多次对它加锁而不发生死锁其他线程要获得这个锁，则当前锁的拥有者必须执行多次解锁 *** 作对一个已经被其他线程加锁的嵌套锁解锁，或者对一个已经解锁的嵌套锁再次解锁，则解锁 *** 作返回EPERM。

④默认锁：一个线程如果对一个已经解锁的默认锁再次加锁，或者对一个已经被其他线程加锁的默认锁解锁，或者对一个解锁的默认锁解锁，将导致不可预期的后果这种锁实现的时候可能被映射成上述三种锁之一。

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2、自旋锁

自旋锁顾名思义就是一个死循环，不停的轮询，当一个线程未获得自旋锁时，不会像互斥锁一样进入阻塞休眠状态，而是不停的轮询获取锁，如果自旋锁能够很快被释放，那么性能就会很高，如果自旋锁长时间不能够被释放，甚至里面还有大量的IO阻塞，就会导致其他获取锁的线程一直空轮询，导致CPU使用率达到100%，特别CPU时间。

3、信号量

信号量是一个计数器，用于控制访问有限共享资源的线程数。

在Linux系统中存在两个时钟时间，分别是

硬件时钟是指的在主板上的时钟设备，也就是通常可以在BIOS画面设置的时钟，即使关机状态也可以计算时间。

而系统时钟则是指Kernel中的时钟，其值是由1970年1月1日00:00:00 UTC时间至当前时间所经历的秒数总和。当Linux启动的时候，系统时钟会读取硬件时钟的设定，之后系统时钟独立运作。长时间运行两者可能将会产生误差。另外所有的Linux相关指令都是读取系统时钟指定的，如date。

我们这里讨论的是系统时间。

NTP，网络时间协议，使用 123/udp 端口进行网络时钟同步；NTP 是仍在使用中的最古老的网络传输协议之一（1985 年前开始）。

以前Linux时间同步基本是使用 ntpdate 和 ntpd 这两个工具实现的，但是这两个工具已经很古老了。

【注】ntpdate和ntpd是互斥的，两者不能同时使用。ntpd是步进式平滑的逐渐调整时间，而ntpdate是断点式更新时间。

RHEL/CentOS 7.x 已经将 chrony 作为默认时间同步工具了。

其他Linux (如 ubuntu) 使用 systemd-timesyncd 服务。

chrony 是 RedHat 开发的，它是网络时间协议（NTP）的另一种实现；

RHEL/CentOS 7.x 的默认时间同步工具；

chrony 可以同时做为 ntp 服务的客户端和服务端；安装完后有两个程序 chronyd、chronyc：

chronyd 是一个 daemon 守护进程，chronyc 是用来监控 chronyd 性能和配置参数的命令行工具。

系统版本：CentOS 7.5

chrony_server(relay)：10.0.0.4

chrony_client：10.0.0.5

Edit file /etc/chrony.conf

默认已经启动，不需要调整

example:

配置 chrony

edit file: /etc/chrony.conf

再次用chronyc 命令检查，比较它与chronyd server的差异

systemd-timesyncd 是一个用于跨网络同步系统时钟的守护服务。它实现了一个 SNTP 客户端，但更轻量级，更集成systemd。

systemd-timesyncd 启动时会读取 /etc/systemd/timesyncd.conf 配置文件,内容如下:

你可以输入你希望使用的其它时间服务器，比如你自己的本地 NTP 服务器，在 NTP= 行上输入一个以空格分隔的服务器列表。

如果服务器可以直接连接internet，不用修改默认配置；如果在内网，需要单独指定。

在最新的 Ubuntu 版本中，timedatectl 替代了老旧的 ntpdate。默认情况下，timedatectl 在系统启动的时候会立刻同步时间，并在稍后网络连接激活后通过 socket 再次检查一次。

timesyncd 替代了 ntpd 的客户端的部分。默认情况下 timesyncd 会定期检测并同步时间。它还会在本地存储更新的时间，以便在系统重启时做时间单步调整。

通过 timedatectl 和 timesyncd 设置的当前时间状态和时间配置，可以使用 timedatectl status 命令来进行确认。

由于 timedatectl 的存在，各发行版已经弃用了 ntpdate，默认不再进行安装。

timedatectl

timedatectl status ，查看时间同步状态；

timedatectl set-ntp true ，开启网络时间同步；

timedatectl set-timezone ZONE ，设置时区。

NTP synchronized: yes 表示时间是同步状态。

查看服务状态以及从哪个ntp server同步时间。

NTP：软件层面实现，成本低。同步精度10ms左右。

PTP：需要网络接口具备在物理层提供时间戳的功能，同步精度优于100ns，局域网的节点需要使用支持PTP功能的交换机。局域网网络接点不支持PTP的话，只能同不到us，而且受网络背景流量影响。

1、当Linux启动时，硬件时钟会去读取系统时钟的设置，系统时钟就会同步于硬件运作。

2、Linux系统是一种免费使用和自由传播的类UNIX *** 作系统，受到Minix和Unix思想的启发，是一个基于POSIX的多用户、多任务、支持多线程和多CPU的 *** 作系统。

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