Linux与FIFO等待队列同步

Posted 2021-04-14

在Linux中有等待队列是FIFO的锁吗？这看起来很明显，但我发现pthread互斥量不是FIFO，信号量显然也不是FIFO（我正在研究内核2.4（家庭作业））...

Linux是否具有FIFO等待队列的锁定，或者是否有一种简单的方法来使用现有机制？

答案

这是一种基于pthreads基元创建简单排队“票证锁”的方法。它应该给你一些想法：

#include <pthread.h>

typedef struct ticket_lock {
    pthread_cond_t cond;
    pthread_mutex_t mutex;
    unsigned long queue_head, queue_tail;
} ticket_lock_t;

#define TICKET_LOCK_INITIALIZER { PTHREAD_COND_INITIALIZER, PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER }

void ticket_lock(ticket_lock_t *ticket)
{
    unsigned long queue_me;

    pthread_mutex_lock(&ticket->mutex);
    queue_me = ticket->queue_tail++;
    while (queue_me != ticket->queue_head)
    {
        pthread_cond_wait(&ticket->cond, &ticket->mutex);
    }
    pthread_mutex_unlock(&ticket->mutex);
}

void ticket_unlock(ticket_lock_t *ticket)
{
    pthread_mutex_lock(&ticket->mutex);
    ticket->queue_head++;
    pthread_cond_broadcast(&ticket->cond);
    pthread_mutex_unlock(&ticket->mutex);
}

另一答案

如果你问我认为你在问什么，简短的答案是否定的。线程/进程由OS调度程序控制。一个随机线程将获得锁定，其他线程则不会。好吧，如果你使用计数信号量，可能不止一个，但这可能不是你要求的。

你可能想看看pthread_setschedparam，但它不会让你到达我怀疑你想去的地方。

你可能会写一些东西，但我怀疑它最终会变得低效并且首先使用线程失败，因为你最终会随机产生每个线程直到你想要的那个获得控制权。

机会很好你只是以错误的方式思考问题。您可能想要描述您的目标并获得更好的建议。

另一答案

最近我有类似的要求，除了处理多个进程。这是我发现的：

• 如果您需要100％正确的FIFO订购，请使用caf的pthread ticket lock。
• 如果你对99％感到高兴并且喜欢简单，那么信号量或互斥量实际上可以做得非常好。

可以使票证锁定跨进程： 你需要使用共享内存，进程共享的互斥和条件变量，处理死锁互斥锁的进程（ - >健壮的互斥锁）...这里有点矫枉过正，我需要的是不同的实例没有得到预定同时和秩序大多是公平的。

使用信号量：

static sem_t *sem = NULL;

void fifo_init()
{
    sem = sem_open("/server_fifo", O_CREAT, 0600, 1);
    if (sem == SEM_FAILED)  fail("sem_open");
}

void fifo_lock()
{
    int r;
    struct timespec ts;
    if (clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &ts) == -1)  fail("clock_gettime");
    ts.tv_sec += 5;     /* 5s timeout */

    while ((r = sem_timedwait(sem, &ts)) == -1 && errno == EINTR)
        continue;       /* Restart if interrupted */
    if (r == 0)  return;

    if (errno == ETIMEDOUT) fprintf(stderr, "timeout ...
");
    else                    fail("sem_timedwait");
}

void fifo_unlock()
{
    /* If we somehow end up with more than one token, don't increment the semaphore... */
    int val;
    if (sem_getvalue(sem, &val) == 0 && val <= 0)
        if (sem_post(sem))  fail("sem_post");
    usleep(1);  /* Yield to other processes */
}

订购几乎是100％FIFO。

注意：这是一个4.4 Linux内核，2.4可能会有所不同。