三种专门用于线程同步的机制:POSIX信号量,互斥量和条件变量.
在Linux上信号量API有两组,一组是System V IPC信号量,即PV *** 作,另外就是POSIX信号量,POSIX信号量的名字都是以sem_开头.
phshared参数指定信号量的类型,若其值为0,就表示这个信号量是当前进程的局部信号量,否则该信号量可以在多个进程之间共享.value值指定信号量的初始值,一般与下面的sem_wait函数相对应.
其中比较重要的函数sem_wait函数会以原子 *** 作的方式将信号量的值减一,如果信号量的值为零,则sem_wait将会阻塞,信号量的值可以在sem_init函数中的value初始化sem_trywait函数是sem_wait的非阻塞版本sem_post函数将以原子的 *** 作对信号量加一,当信号量的值大于0时,其他正在调用sem_wait等待信号量的线程将被唤醒.
这些函数成功时返回0,失败则返回-1并设置errno.
生产者消费者模型:
生产者对应一个信号量:sem_t producer
消费者对应一个信号量:sem_t customer
sem_init(&producer,2)----生产者拥有资源,可以工作
sem_init(&customer,0)----消费者没有资源,阻塞
在访问公共资源前对互斥量设置（加锁），确保同一时间只有一个线程访问数据，在访问完成后再释放（解锁）互斥量.
互斥锁的运行方式:串行访问共享资源
信号量的运行方式:并行访问共享资源
互斥量用pthread_mutex_t数据类型表示，在使用互斥量之前，必须使用pthread_mutex_init函数对它进行初始化，注意，使用完毕后需调用pthread_mutex_destroy.
pthread_mutex_init用于初始化互斥锁，mutexattr用于指定互斥锁的属性，若为NULL，则表示默认属性。除了用这个函数初始化互斥所外，还可以用如下方式初始化：pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER。
pthread_mutex_destroy用于销毁互斥锁，以释放占用的内核资源，销毁一个已经加锁的互斥锁将导致不可预期的后果。
pthread_mutex_lock以原子 *** 作给一个互斥锁加锁。如果目标互斥锁已经被加锁，则pthread_mutex_lock则被阻塞，直到该互斥锁占有者把它给解锁.
pthread_mutex_trylock和pthread_mutex_lock类似，不过它始终立即返回，而不论被 *** 作的互斥锁是否加锁，是pthread_mutex_lock的非阻塞版本.当目标互斥锁未被加锁时，pthread_mutex_trylock进行加锁 *** 作；否则将返回EBUSY错误码。注意：这里讨论的pthread_mutex_lock和pthread_mutex_trylock是针对普通锁而言的，对于其他类型的锁，这两个加锁函数会有不同的行为.
pthread_mutex_unlock以原子 *** 作方式给一个互斥锁进行解锁 *** 作。如果此时有其他线程正在等待这个互斥锁，则这些线程中的一个将获得它.
三个打印机轮流打印:
输出结果:
如果说互斥锁是用于同步线程对共享数据的访问的话,那么条件变量就是用于在线程之间同步共享数据的值.条件变量提供了一种线程之间通信的机制:当某个共享数据达到某个值时,唤醒等待这个共享数据的线程.
条件变量会在条件不满足的情况下阻塞线程.且条件变量和互斥量一起使用，允许线程以无竞争的方式等待特定的条件发生.
其中pthread_cond_broadcast函数以广播的形式唤醒所有等待目标条件变量的线程,pthread_cond_signal函数用于唤醒一个等待目标条件变量线程.但有时候我们可能需要唤醒一个固定的线程,可以通过间接的方法实现:定义一个能够唯一标识目标线程的全局变量,在唤醒等待条件变量的线程前先设置该变量为目标线程,然后采用广播的方式唤醒所有等待的线程,这些线程被唤醒之后都检查该变量以判断是否是自己.
采用条件变量+互斥锁实现生产者消费者模型:
运行结果:
阻塞队列+生产者消费者
运行结果:
1.头文件#include <linux/sched.h> //wake_up_process()
#include <linux/kthread.h>//kthread_create()、kthread_run()
#include <err.h> //IS_ERR()、PTR_ERR()
2.实现
2.1创建线程
在模块初始化时，可以进行线程的创建。使用下面的函数和宏定义：
struct task_struct *kthread_create(int (*threadfn)(void *data),
void *data,
const char namefmt[], ...)
#define kthread_run(threadfn, data, namefmt, ...) \
({\
struct task_struct *__k\
= kthread_create(threadfn, data, namefmt, ## __VA_ARGS__)\
if (!IS_ERR(__k))\
wake_up_process(__k) \
__k\
})
例如：
static struct task_struct *test_task
static int test_init_module(void)
{
int err
test_task = kthread_create(test_thread, NULL, "test_task")
if(IS_ERR(test_task)){
printk("Unable to start kernel thread. ")
err = PTR_ERR(test_task)
test_task = NULL
return err
}
wake_up_process(test_task)
return 0
}
module_init(test_init_module)
2.2线程函数
在线程函数里，完成所需的业务逻辑工作。主要框架如下所示：
int threadfunc(void *data){
…
while(1){
set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE)
if(kthread_should_stop()) break
if(){//条件为真
//进行业务处理
}
else{//条件为假
//让出CPU运行其他线程，并在指定的时间内重新被调度
schedule_timeout(HZ)
}
}
…
return 0
}
2.3结束线程
在模块卸载时，可以结束线程的运行。使用下面的函数：
int kthread_stop(struct task_struct *k)
例如：
static void test_cleanup_module(void)
{
if(test_task){
kthread_stop(test_task)
test_task = NULL
}
}
module_exit(test_cleanup_module)
3.注意事项
（1） 在调用kthread_stop函数时，线程函数不能已经运行结束。否则，kthread_stop函数会一直进行等待。
（2） 线程函数必须能让出CPU，以便能运行其他线程。同时线程函数也必须能重新被调度运行。在例子程序中，这是通过schedule_timeout()函数完成的。
4．性能测试
可以使用top命令来查看线程（包括内核线程）的CPU利用率。命令如下：
top –p 线程号
可以使用下面命令来查找线程号：
ps aux|grep 线程名
可以用下面的命令显示所有内核线程：
ps afx
注：线程名由kthread_create函数的第三个参数指定
在分析usb_hub_init()的代码的时候,忽略掉了一部份.
代码片段如下所示:
int usb_hub_init(void)
{
……
khubd_task = kthread_run(hub_thread, NULL, "khubd")
……
}
Kthread_run() 是kernel中用来启动一个新kernel线程的接口,它所要执行的函数就是后面跟的第一个参数.在这里,也就是hub_thread().另外,顺带 提一句,要终止kthread_run()创建的线程,可以调用kthread_stop().
编译时要用到pthread 库：gcc -lpthread
错误码位置：/usr/include/asm-generic/errno.h
gcc pthread_create.c -lpthread
思考：主子线程交替打印奇数偶数。
思考：证明线程可以自己取消自己。
思考：证明SIGKILL和SIGSTOP 是无法阻塞的。
/usr/include/bits/pthreadtypes.h中查看pthread_mutex_t
思考：用多线程将一个文件1.c拷贝3个副本，11.c,12.c,13.c
思考：多个生产者和消费者
思考：将互斥量等初始化使用pthread_once实现。
思考：设置线程的分离属性，然后在新县城中获取自己的分离属性。
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