如何为一组 pthread 共享互斥锁？

Posted 2023-03-17

【中文标题】如何为一组 pthread 共享互斥锁？

【英文标题】：how to share a mutex lock for a group of pthreads ?

【发布时间】：2011-12-28 08:46:30

【问题描述】：

我正在尝试用 pthread 做一些事情并同步它们： 我怎么能只对一组线程使用互斥锁？ 假设我有 t0,t1, t2, .. t20。 pthreads 同时运行，我想为偶数线程锁一个锁，为奇数线程锁一个锁......或者前十个锁一个锁，其余锁另一个，或者一个锁定每个。我的意思是，根据数据对 pthread 进行分组（此函数中的第四个参数：

int pthread_create(pthread_t *thread, pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine)(void *), void *arg);

并为一组 pthread 共享互斥锁。

我正在从事一种银行项目，我想锁定所有试图访问同一个帐号的 preads。 （作为关键部分 CRUD 操作） 是否有意义 ？还是有更好的方法来做到这一点？ 提前感谢您的帮助和时间；）

J.

【问题讨论】：

我刚想到一个类似的问题，不确定它是否与银行账户有关，但您可能想检查一下：***.com/questions/18493241/…

【参考方案1】：

互斥信号量并不是要绑定到特定线程，而是要保护特定的资源。

在您的情况下，该资源是银行帐户。我不相信每个账户互斥的解决方案是可行的，特别是如果您的银行拥有数千万客户，就像一些中国银行那样:-)

一种更可行的方法可能是将当前正在处理的帐户列表保存在内存中，并使用 single utex 来保护它。然后这些操作将锁定互斥锁，检查并可能修改列表，然后解锁互斥锁。

您正在寻找的更好的方法是使用 ACID 类型的后备存储（如数据库）来确保所有更新都是原子的。

【讨论】：

+1 用于建议支持 ACID 的后备存储。帐户列表和单个互斥锁并非没有额外的工作。您需要学习条件变量以避免忙于等待您的帐户解锁。

嗨@paxdiablo，感谢您的回答。你的意思是所有账户都有一份清单？所以互斥锁将保护这个列表，任何操作都必须在继续之前检查该列表。但是如果我希望线程同时在不同的帐户上工作，这是一个帐户列表？

@jcosta，您在处理帐户时不会锁定互斥锁，而是在处理列表时锁定它。示例：一个线程想要在帐户 #7 上工作。它锁定列表，然后检查以确保没有其他人在处理它。如果是其他人，它会解锁互斥锁和错误。如果不是，它会声明该帐户的所有权（存储其线程 ID），解锁互斥锁并开始工作。完成后，它会锁定、删除所有权并解锁。互斥锁仅在列表本身更新期间保留，因此不同的线程可以在不同的帐户上工作。

@paxdiablo: 而不是“如果其他人正在[使用该帐户]，它会解锁互斥锁和错误”您可能想要“直到帐户可用，等待条件变量”（只要线程放弃帐户所有权，就会发出条件变量信号）。

谢谢你们。我会尝试这些方法。 @caf 当您说等待时，您的意思是 pthread_cond_wait() 吗？将锁定和解锁互斥锁的相同线程也将控制条件，不是吗？还是其他线程的条件？再次感谢。

【参考方案2】：

由你决定哪些线程共享一个给定的互斥锁。如果您想要一个仅由偶数线程共享的互斥锁，那么您所要做的就是确保该互斥锁仅由偶数线程访问。

话虽如此，使用互斥锁的正确方法通常是将它与一组给定的数据相关联，而不是一组特定的代码。在您的帐号情况下，您可以为每个帐户对象创建一个互斥锁，并确保访问帐户的任何线程首先锁定相应的互斥锁（并在完成时将其解锁）。

【讨论】：

感谢@caf，明白了，但是如何为每个银行账户实现一个互斥锁？我的意思是，互斥锁是一个变量：线程之间共享的 pthread_mutex_t ..所以你的意思是每个帐户添加一个变量？ （再次，对不起，如果这是一个菜鸟问题）

@jcosta：是的——例如，如果您已经有一个代表单个银行账户的struct，您可以将pthread_mutex_t 添加到该struct。您需要在首次创建 struct 时（以及在其他线程可见之前）使用 pthread_mutex_init() 对其进行初始化，并在释放 struct 时使用 pthread_mutex_destroy() 将其拆除。

【参考方案3】：

一般来说，您不会锁定线程 - 您会锁定数据结构，其中任何/所有想要访问该数据结构的线程都必须获取数据结构的互斥锁。

对于您的情况，这意味着每个银行帐户一个互斥锁。

下一个问题是有些东西需要访问多个数据结构。例如，将 100 美元从一个帐户转移到另一个帐户（您想锁定两个帐户，然后减少第一个帐户的余额并增加第二个帐户的余额，然后释放两个锁定）。这可能导致死锁。例如，如果一个线程想要锁定 A 然后 B，而另一个线程想要锁定 B 然后 A；那么第一个线程可能会锁定 A，而第二个线程可能会锁定 B，然后两个线程都无法获得他们需要的第二个锁定。

该问题的解决方案是拥有一个全局“锁定顺序”，并且仅按该顺序获取锁定。

对于您的情况，您有帐号。如果一个线程想要锁定 2 个或更多帐户，那么它会确定哪些帐户，然后对帐户列表进行排序（例如，从最低帐号到最高帐号），然后按该顺序获取它需要的所有锁。一旦线程获得了它需要的所有锁，它就会做它必须做的任何事情，然后以相反的顺序释放它获得的所有锁。

【讨论】：

嗨@Brendan，谢谢，是的，您使用锁定顺序来防止死锁是对的。我会这样做。但是如何为每个银行账户实现一个互斥锁呢？我的意思是，互斥锁是一个变量：pthread_mutex_t 在线程之间共享..所以您的意思是每个帐户添加一个变量？ （对不起，如果这是一个菜鸟问题）