linux多进程编程
① linux操作系统具有哪些特点
LINUX系统的主要特点。\x0d\x0a1、开放性:特别是遵循开放系统互连(OSI)国际标准。\x0d\x0a2、多用户:操作系统资源可以被不同用户使用,每个用户对自己的资源(例如:文件、设备)有特定的权限,互不影响。\x0d\x0a3、多任务:计算机同时执行多个程序,而同时各个程序的运行互相独立。\x0d\x0a4、良好的用户界面:Linux向用户提供了两种界面:用户界面和系统调用。Linux还为用户提供了图形用户界面。它利用鼠标、菜单、窗口、滚劢条等设施,给用户呈现一个直观、易操作、交互性强的友好的图形化界面。\x0d\x0a5、设备独立性:操作系统把所有外部设备统一当作成文件来看待,只要安装驱劢程序,任何用户都可以象使用文件一样,操纵、使用这些设备。Linux是具有设备独立性的操作系统,内核具有高度适应能力。\x0d\x0a6、提供了丰富的网络功能:完善的内置网络是Linux一大特点。\x0d\x0a7、可靠的安全系统:Linux采取了许多安全技术措施,包括对读、写控制、带保护的子系统、审计跟踪、核心授权等,这为网络多用户环境中的用户提供了必要的安全保障。\x0d\x0a8、良好的可移植性:将操作系统从一个平台转移到另一个平台使它仍然能_其自身的方式运行的能力。Linux是一种可移植的操作系统,能够在从微型计算机到大型计算机的任何环境中和任何平台上运行。
② 如何看懂《Linux多线程服务端编程
一:进程和线程
每个进程有自己独立的地址空间。“在同一个进程”还是“不在同一个进程”是系统功能划分的重要决策点。《Erlang程序设计》[ERL]把进程比喻为人:
每个人有自己的记忆(内存),人与人通过谈话(消息传递)来交流,谈话既可以是面谈(同一台服务器),也可以在电话里谈(不同的服务器,有网络通信)。面谈和电话谈的区别在于,面谈可以立即知道对方是否死了(crash,SIGCHLD),而电话谈只能通过周期性的心跳来判断对方是否还活着。
有了这些比喻,设计分布式系统时可以采取“角色扮演”,团队里的几个人各自扮演一个进程,人的角色由进程的代码决定(管登录的、管消息分发的、管买卖的等等)。每个人有自己的记忆,但不知道别人的记忆,要想知道别人的看法,只能通过交谈(暂不考虑共享内存这种IPC)。然后就可以思考:
·容错:万一有人突然死了
·扩容:新人中途加进来
·负载均衡:把甲的活儿挪给乙做
·退休:甲要修复bug,先别派新任务,等他做完手上的事情就把他重启
等等各种场景,十分便利。
线程的特点是共享地址空间,从而可以高效地共享数据。一台机器上的多个进程能高效地共享代码段(操作系统可以映射为同样的物理内存),但不能共享数据。如果多个进程大量共享内存,等于是把多进程程序当成多线程来写,掩耳盗铃。
“多线程”的价值,我认为是为了更好地发挥多核处理器(multi-cores)的效能。在单核时代,多线程没有多大价值(个人想法:如果要完成的任务是CPU密集型的,那多线程没有优势,甚至因为线程切换的开销,多线程反而更慢;如果要完成的任务既有CPU计算,又有磁盘或网络IO,则使用多线程的好处是,当某个线程因为IO而阻塞时,OS可以调度其他线程执行,虽然效率确实要比任务的顺序执行效率要高,然而,这种类型的任务,可以通过单线程的”non-blocking IO+IO multiplexing”的模型(事件驱动)来提高效率,采用多线程的方式,带来的可能仅仅是编程上的简单而已)。Alan Cox说过:”A computer is a state machine.Threads are for people who can’t program state machines.”(计算机是一台状态机。线程是给那些不能编写状态机程序的人准备的)如果只有一块CPU、一个执行单元,那么确实如Alan Cox所说,按状态机的思路去写程序是最高效的。
二:单线程服务器的常用编程模型
据我了解,在高性能的网络程序中,使用得最为广泛的恐怕要数”non-blocking IO + IO multiplexing”这种模型,即Reactor模式。
在”non-blocking IO + IO multiplexing”这种模型中,程序的基本结构是一个事件循环(event loop),以事件驱动(event-driven)和事件回调的方式实现业务逻辑:
[cpp] view plain
//代码仅为示意,没有完整考虑各种情况
while(!done)
{
int timeout_ms = max(1000, getNextTimedCallback());
int retval = poll(fds, nfds, timeout_ms);
if (retval<0){
处理错误,回调用户的error handler
}else{
处理到期的timers,回调用户的timer handler
if(retval>0){
处理IO事件,回调用户的IO event handler
}
}
}
这里select(2)/poll(2)有伸缩性方面的不足(描述符过多时,效率较低),Linux下可替换为epoll(4),其他操作系统也有对应的高性能替代品。
Reactor模型的优点很明显,编程不难,效率也不错。不仅可以用于读写socket,连接的建立(connect(2)/accept(2)),甚至DNS解析都可以用非阻塞方式进行,以提高并发度和吞吐量(throughput),对于IO密集的应用是个不错的选择。lighttpd就是这样,它内部的fdevent结构十分精妙,值得学习。
基于事件驱动的编程模型也有其本质的缺点,它要求事件回调函数必须是非阻塞的。对于涉及网络IO的请求响应式协议,它容易割裂业务逻辑,使其散布于多个回调函数之中,相对不容易理解和维护。
三:多线程服务器的常用编程模型
大概有这么几种:
a:每个请求创建一个线程,使用阻塞式IO操作。在Java 1.4引人NIO之前,这是Java网络编程的推荐做法。可惜伸缩性不佳(请求太多时,操作系统创建不了这许多线程)。
b:使用线程池,同样使用阻塞式IO操作。与第1种相比,这是提高性能的措施。
c:使用non-blocking IO + IO multiplexing。即Java NIO的方式。
d:Leader/Follower等高级模式。
在默认情况下,我会使用第3种,即non-blocking IO + one loop per thread模式来编写多线程C++网络服务程序。
1:one loop per thread
此种模型下,程序里的每个IO线程有一个event loop,用于处理读写和定时事件(无论周期性的还是单次的)。代码框架跟“单线程服务器的常用编程模型”一节中的一样。
libev的作者说:
One loop per thread is usually a good model. Doing this is almost never wrong, some times a better-performance model exists, but it is always a good start.
这种方式的好处是:
a:线程数目基本固定,可以在程序启动的时候设置,不会频繁创建与销毁。
b:可以很方便地在线程间调配负载。
c:IO事件发生的线程是固定的,同一个TCP连接不必考虑事件并发。
Event loop代表了线程的主循环,需要让哪个线程干活,就把timer或IO channel(如TCP连接)注册到哪个线程的loop里即可:对实时性有要求的connection可以单独用一个线程;数据量大的connection可以独占一个线程,并把数据处理任务分摊到另几个计算线程中(用线程池);其他次要的辅助性connections可以共享一个线程。
比如,在dbproxy中,一个线程用于专门处理客户端发来的管理命令;一个线程用于处理客户端发来的MySQL命令,而与后端数据库通信执行该命令时,是将该任务分配给所有事件线程处理的。
对于non-trivial(有一定规模)的服务端程序,一般会采用non-blocking IO + IO multiplexing,每个connection/acceptor都会注册到某个event loop上,程序里有多个event loop,每个线程至多有一个event loop。
多线程程序对event loop提出了更高的要求,那就是“线程安全”。要允许一个线程往别的线程的loop里塞东西,这个loop必须得是线程安全的。
在dbproxy中,线程向其他线程分发任务,是通过管道和队列实现的。比如主线程accept到连接后,将表示该连接的结构放入队列,并向管道中写入一个字节。计算线程在自己的event loop中注册管道的读事件,一旦有数据可读,就尝试从队列中取任务。
2:线程池
不过,对于没有IO而光有计算任务的线程,使用event loop有点浪费。可以使用一种补充方案,即用blocking queue实现的任务队列:
[cpp] view plain
typedef boost::function<void()>Functor;
BlockingQueue<Functor> taskQueue; //线程安全的全局阻塞队列
//计算线程
void workerThread()
{
while (running) //running变量是个全局标志
{
Functor task = taskQueue.take(); //this blocks
task(); //在产品代码中需要考虑异常处理
}
}
// 创建容量(并发数)为N的线程池
int N = num_of_computing_threads;
for (int i = 0; i < N; ++i)
{
create_thread(&workerThread); //启动线程
}
//向任务队列中追加任务
Foo foo; //Foo有calc()成员函数
boost::function<void()> task = boost::bind(&Foo::calc,&foo);
taskQueue.post(task);
除了任务队列,还可以用BlockingQueue<T>实现数据的生产者消费者队列,即T是数据类型而非函数对象,queue的消费者从中拿到数据进行处理。其实本质上是一样的。
3:总结
总结而言,我推荐的C++多线程服务端编程模式为:one (event) loop per thread + thread pool:
event loop用作IO multiplexing,配合non-blockingIO和定时器;
thread pool用来做计算,具体可以是任务队列或生产者消费者队列。
以这种方式写服务器程序,需要一个优质的基于Reactor模式的网络库来支撑,muo正是这样的网络库。比如dbproxy使用的是libevent。
程序里具体用几个loop、线程池的大小等参数需要根据应用来设定,基本的原则是“阻抗匹配”(解释见下),使得CPU和IO都能高效地运作。所谓阻抗匹配原则:
如果池中线程在执行任务时,密集计算所占的时间比重为 P (0 < P <= 1),而系统一共有 C 个 CPU,为了让这 C 个 CPU 跑满而又不过载,线程池大小的经验公式 T = C/P。(T 是个 hint,考虑到 P 值的估计不是很准确,T 的最佳值可以上下浮动 50%)
以后我再讲这个经验公式是怎么来的,先验证边界条件的正确性。
假设 C = 8,P = 1.0,线程池的任务完全是密集计算,那么T = 8。只要 8 个活动线程就能让 8 个 CPU 饱和,再多也没用,因为 CPU 资源已经耗光了。
假设 C = 8,P = 0.5,线程池的任务有一半是计算,有一半等在 IO 上,那么T = 16。考虑操作系统能灵活合理地调度 sleeping/writing/running 线程,那么大概 16 个“50%繁忙的线程”能让 8 个 CPU 忙个不停。启动更多的线程并不能提高吞吐量,反而因为增加上下文切换的开销而降低性能。
如果 P < 0.2,这个公式就不适用了,T 可以取一个固定值,比如 5*C。
另外,公式里的 C 不一定是 CPU 总数,可以是“分配给这项任务的 CPU 数目”,比如在 8 核机器上分出 4 个核来做一项任务,那么 C=4。
四:进程间通信只用TCP
Linux下进程间通信的方式有:匿名管道(pipe)、具名管道(FIFO)、POSIX消息队列、共享内存、信号(signals),以及Socket。同步原语有互斥器(mutex)、条件变量(condition variable)、读写锁(reader-writer lock)、文件锁(record locking)、信号量(semaphore)等等。
进程间通信我首选Sockets(主要指TCP,我没有用过UDP,也不考虑Unix domain协议)。其好处在于:
可以跨主机,具有伸缩性。反正都是多进程了,如果一台机器的处理能力不够,很自然地就能用多台机器来处理。把进程分散到同一局域网的多台机器上,程序改改host:port配置就能继续用;
TCP sockets和pipe都是操作文件描述符,用来收发字节流,都可以read/write/fcntl/select/poll等。不同的是,TCP是双向的,Linux的pipe是单向的,进程间双向通信还得开两个文件描述符,不方便;而且进程要有父子关系才能用pipe,这些都限制了pipe的使用;
TCP port由一个进程独占,且进程退出时操作系统会自动回收文件描述符。因此即使程序意外退出,也不会给系统留下垃圾,程序重启之后能比较容易地恢复,而不需要重启操作系统(用跨进程的mutex就有这个风险);而且,port是独占的,可以防止程序重复启动,后面那个进程抢不到port,自然就没法初始化了,避免造成意料之外的结果;
与其他IPC相比,TCP协议的一个天生的好处是“可记录、可重现”。tcpmp和Wireshark是解决两个进程间协议和状态争端的好帮手,也是性能(吞吐量、延迟)分析的利器。我们可以借此编写分布式程序的自动化回归测试。也可以用tcp之类的工具进行压力测试。TCP还能跨语言,服务端和客户端不必使用同一种语言。
分布式系统的软件设计和功能划分一般应该以“进程”为单位。从宏观上看,一个分布式系统是由运行在多台机器上的多个进程组成的,进程之间采用TCP长连接通信。
使用TCP长连接的好处有两点:一是容易定位分布式系统中的服务之间的依赖关系。只要在机器上运行netstat -tpna|grep <port>就能立刻列出用到某服务的客户端地址(Foreign Address列),然后在客户端的机器上用netstat或lsof命令找出是哪个进程发起的连接。TCP短连接和UDP则不具备这一特性。二是通过接收和发送队列的长度也较容易定位网络或程序故障。在正常运行的时候,netstat打印的Recv-Q和Send-Q都应该接近0,或者在0附近摆动。如果Recv-Q保持不变或持续增加,则通常意味着服务进程的处理速度变慢,可能发生了死锁或阻塞。如果Send-Q保持不变或持续增加,有可能是对方服务器太忙、来不及处理,也有可能是网络中间某个路由器或交换机故障造成丢包,甚至对方服务器掉线,这些因素都可能表现为数据发送不出去。通过持续监控Recv-Q和Send-Q就能及早预警性能或可用性故障。以下是服务端线程阻塞造成Recv-Q和客户端Send-Q激增的例子:
[cpp] view plain
$netstat -tn
Proto Recv-Q Send-Q Local Address Foreign
tcp 78393 0 10.0.0.10:2000 10.0.0.10:39748 #服务端连接
tcp 0 132608 10.0.0.10:39748 10.0.0.10:2000 #客户端连接
tcp 0 52 10.0.0.10:22 10.0.0.4:55572
五:多线程服务器的适用场合
如果要在一台多核机器上提供一种服务或执行一个任务,可用的模式有:
a:运行一个单线程的进程;
b:运行一个多线程的进程;
c:运行多个单线程的进程;
d:运行多个多线程的进程;
考虑这样的场景:如果使用速率为50MB/s的数据压缩库,进程创建销毁的开销是800微秒,线程创建销毁的开销是50微秒。如何执行压缩任务?
如果要偶尔压缩1GB的文本文件,预计运行时间是20s,那么起一个进程去做是合理的,因为进程启动和销毁的开销远远小于实际任务的耗时。
如果要经常压缩500kB的文本数据,预计运行时间是10ms,那么每次都起进程 似乎有点浪费了,可以每次单独起一个线程去做。
如果要频繁压缩10kB的文本数据,预计运行时间是200微秒,那么每次起线程似 乎也很浪费,不如直接在当前线程搞定。也可以用一个线程池,每次把压缩任务交给线程池,避免阻塞当前线程(特别要避免阻塞IO线程)。
由此可见,多线程并不是万灵丹(silver bullet)。
1:必须使用单线程的场合
据我所知,有两种场合必须使用单线程:
a:程序可能会fork(2);
实际编程中,应该保证只有单线程程序能进行fork(2)。多线程程序不是不能调用fork(2),而是这么做会遇到很多麻烦:
fork一般不能在多线程程序中调用,因为Linux的fork只克隆当前线程的thread of control,不可隆其他线程。fork之后,除了当前线程之外,其他线程都消失了。
这就造成一种危险的局面。其他线程可能正好处于临界区之内,持有了某个锁,而它突然死亡,再也没有机会去解锁了。此时如果子进程试图再对同一个mutex加锁,就会立即死锁。因此,fork之后,子进程就相当于处于signal handler之中(因为不知道调用fork时,父进程中的线程此时正在调用什么函数,这和信号发生时的场景一样),你不能调用线程安全的函数(除非它是可重入的),而只能调用异步信号安全的函数。比如,fork之后,子进程不能调用:
malloc,因为malloc在访问全局状态时几乎肯定会加锁;
任何可能分配或释放内存的函数,比如snprintf;
任何Pthreads函数;
printf系列函数,因为其他线程可能恰好持有stdout/stderr的锁;
除了man 7 signal中明确列出的信号安全函数之外的任何函数。
因此,多线程中调用fork,唯一安全的做法是fork之后,立即调用exec执行另一个程序,彻底隔断子进程与父进程的联系。
在多线程环境中调用fork,产生子进程后。子进程内部只存在一个线程,也就是父进程中调用fork的线程的副本。
使用fork创建子进程时,子进程通过继承整个地址空间的副本,也从父进程那里继承了所有互斥量、读写锁和条件变量的状态。如果父进程中的某个线程占有锁,则子进程同样占有这些锁。问题是子进程并不包含占有锁的线程的副本,所以子进程没有办法知道它占有了哪些锁,并且需要释放哪些锁。
尽管Pthread提供了pthread_atfork函数试图绕过这样的问题,但是这回使得代码变得混乱。因此《Programming With Posix Threads》一书的作者说:”Avoid using fork in threaded code except where the child process will immediately exec a new program.”。
b:限制程序的CPU占用率;
这个很容易理解,比如在一个8核的服务器上,一个单线程程序即便发生busy-wait,占满1个core,其CPU使用率也只有12.5%,在这种最坏的情况下,系统还是有87.5%的计算资源可供其他服务进程使用。
因此对于一些辅助性的程序,如果它必须和主要服务进程运行在同一台机器的话,那么做成单线程的能避免过分抢夺系统的计算资源。
③ linux操作系统多进程和多线程的区别
进程:运行中的程序,-->执行过程称之为进程。
线程:线程是轻量级的进程,是进程中的一条执行序列,一个进程至少有一条线程。
多线程优点:①无需跨进程边界;②程序逻辑和控制方式简单;③所有线程可以直接共享内存和变量;④线程方式消耗的总资源比进程少。
多进程优点:①每个进程相互独立,不影响主程序的稳定性,子进程崩溃没关系;②通过增加CPU就可以容易扩充性能;③可以尽量减少线程加锁/解锁的影响,极大提高性能。
多线程缺点:①每条线程与主程序共用地址空间,大小受限;②线程之间的同步和加锁比较麻烦;③一个线程的崩溃可能影响到整个程序的稳定性;④到达一定的线程数之后,即使在增加CPU也无法提高性能。
多进程缺点:①逻辑控制复杂,需要和主程序交互;②需要跨进程边界,如果有大数据传输,不适合;③多进程调度开销比较大。
Linux系统中多进程和多线程的区别是什么?
1、多进程中数据共享复杂、同步简单;而多线程中数据共享简单、同步复杂。
2、多进程占用内存多、切换复杂、速度慢、CPU利用率低;而多线程占用内存少、切换简单、CPU利用率高。
3、多进程的编程简单、调试简单;而多线程的编程复杂、调试复杂。
④ linux 多进程信号同步问题
朋友你好:希望能帮到你。互相学习。
线程的最大特点是资源的共享性,但资源共享中的同步问题是多线程编程的难点。linux下提供了多种方式来处理线程同步,最常用的是互斥锁、条件变量和信号量。
1)互斥锁(mutex)
通过锁机制实现线程间的同步。同一时刻只允许一个线程执行一个关键部分的代码。
int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex,const pthread_mutex_attr_t *mutexattr);
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex *mutex);
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex *mutex);
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex *
(1)先初始化锁init()或静态赋值pthread_mutex_t mutex=PTHREAD_MUTEX_INITIALIER
attr_t有:
PTHREAD_MUTEX_TIMED_NP:其余线程等待队列
PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE_NP:嵌套锁,允许线程多次加锁,不同线程,解锁后重新竞争
PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK_NP:检错,与一同,线程请求已用锁,返回EDEADLK;
PTHREAD_MUTEX_ADAPTIVE_NP:适应锁,解锁后重新竞争
(2)加锁,lock,trylock,lock阻塞等待锁,trylock立即返回EBUSY
(3)解锁,unlock需满足是加锁状态,且由加锁线程解锁
(4)清除锁,destroy(此时锁必需unlock,否则返回EBUSY,//Linux下互斥锁不占用内存资源
示例代码
#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include "iostream"
using namespace std;
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
int tmp;
void* thread(void *arg)
{
cout << "thread id is " << pthread_self() << endl;
pthread_mutex_lock(&mutex);
tmp = 12;
cout << "Now a is " << tmp << endl;
pthread_mutex_unlock(&mutex);
return NULL;
}
int main()
{
pthread_t id;
cout << "main thread id is " << pthread_self() << endl;
tmp = 3;
cout << "In main func tmp = " << tmp << endl;
if (!pthread_create(&id, NULL, thread, NULL))
{
cout << "Create thread success!" << endl;
}
else
{
cout << "Create thread failed!" << endl;
}
pthread_join(id, NULL);
pthread_mutex_destroy(&mutex);
return 0;
}
编译: g++ -o thread testthread.cpp -lpthread
说明:pthread库不是Linux系统默认的库,连接时需要使用静态库libpthread.a,所以在使用pthread_create()创建线程,以及调用pthread_atfork()函数建立fork处理程序时,需要链接该库。在编译中要加 -lpthread参数。
2)条件变量(cond)
利用线程间共享的全局变量进行同步的一种机制。条件变量上的基本操作有:触发条件(当条件变为 true 时);等待条件,挂起线程直到其他线程触发条件。
int pthread_cond_init(pthread_cond_t *cond,pthread_condattr_t *cond_attr);
int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond,pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_cond_timewait(pthread_cond_t *cond,pthread_mutex *mutex,const timespec *abstime);
int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);
int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);
int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond); //解除所有线程的阻塞
(1)初始化.init()或者pthread_cond_t cond=PTHREAD_COND_INITIALIER(前者为动态初始化,后者为静态初始化);属性置为NULL
(2)等待条件成立.pthread_wait,pthread_timewait.wait()释放锁,并阻塞等待条件变量为真,timewait()设置等待时间,仍未signal,返回ETIMEOUT(加锁保证只有一个线程wait)
(3)激活条件变量:pthread_cond_signal,pthread_cond_broadcast(激活所有等待线程)
(4)清除条件变量:destroy;无线程等待,否则返回EBUSY
对于
int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex, const struct timespec *abstime);
一定要在mutex的锁定区域内使用。
如果要正确的使用pthread_mutex_lock与pthread_mutex_unlock,请参考
pthread_cleanup_push和pthread_cleanup_pop宏,它能够在线程被cancel的时候正确的释放mutex!
另外,posix1标准说,pthread_cond_signal与pthread_cond_broadcast无需考虑调用线程是否是mutex的拥有者,也就是说,可以在lock与unlock以外的区域调用。如果我们对调用行为不关心,那么请在lock区域之外调用吧。
说明:
(1)pthread_cond_wait 自动解锁互斥量(如同执行了pthread_unlock_mutex),并等待条件变量触发。这时线程挂起,不占用CPU时间,直到条件变量被触发(变量为ture)。在调用 pthread_cond_wait之前,应用程序必须加锁互斥量。pthread_cond_wait函数返回前,自动重新对互斥量加锁(如同执行了pthread_lock_mutex)。
(2)互斥量的解锁和在条件变量上挂起都是自动进行的。因此,在条件变量被触发前,如果所有的线程都要对互斥量加锁,这种机制可保证在线程加锁互斥量和进入等待条件变量期间,条件变量不被触发。条件变量要和互斥量相联结,以避免出现条件竞争——个线程预备等待一个条件变量,当它在真正进入等待之前,另一个线程恰好触发了该条件(条件满足信号有可能在测试条件和调用pthread_cond_wait函数(block)之间被发出,从而造成无限制的等待)。
(3)pthread_cond_timedwait 和 pthread_cond_wait 一样,自动解锁互斥量及等待条件变量,但它还限定了等待时间。如果在abstime指定的时间内cond未触发,互斥量mutex被重新加锁,且pthread_cond_timedwait返回错误 ETIMEDOUT。abstime 参数指定一个绝对时间,时间原点与 time 和 gettimeofday 相同:abstime = 0 表示 1970年1月1日00:00:00 GMT。
(4)pthread_cond_destroy 销毁一个条件变量,释放它拥有的资源。进入 pthread_cond_destroy 之前,必须没有在该条件变量上等待的线程。
(5)条件变量函数不是异步信号安全的,不应当在信号处理程序中进行调用。特别要注意,如果在信号处理程序中调用 pthread_cond_signal 或pthread_cond_boardcast 函数,可能导致调用线程死锁。
示例程序1
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include "stdlib.h"
#include "unistd.h"
pthread_mutex_t mutex;
pthread_cond_t cond;
void hander(void *arg)
{
free(arg);
(void)pthread_mutex_unlock(&mutex);
}
void *thread1(void *arg)
{
pthread_cleanup_push(hander, &mutex);
while(1)
{
printf("thread1 is running\n");
pthread_mutex_lock(&mutex);
pthread_cond_wait(&cond,&mutex);
printf("thread1 applied the condition\n");
pthread_mutex_unlock(&mutex);
sleep(4);
}
pthread_cleanup_pop(0);
}
void *thread2(void *arg)
{
while(1)
{
printf("thread2 is running\n");
pthread_mutex_lock(&mutex);
pthread_cond_wait(&cond,&mutex);
printf("thread2 applied the condition\n");
pthread_mutex_unlock(&mutex);
sleep(1);
}
}
int main()
{
pthread_t thid1,thid2;
printf("condition variable study!\n");
pthread_mutex_init(&mutex,NULL);
pthread_cond_init(&cond,NULL);
pthread_create(&thid1,NULL,thread1,NULL);
pthread_create(&thid2,NULL,thread2,NULL);
sleep(1);
do
{
pthread_cond_signal(&cond);
}while(1);
sleep(20);
pthread_exit(0);
return 0;
}
示例程序2:
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
static pthread_mutex_t mtx = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
static pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
struct node
{
int n_number;
struct node *n_next;
} *head = NULL;
/*[thread_func]*/
static void cleanup_handler(void *arg)
{
printf("Cleanup handler of second thread./n");
free(arg);
(void)pthread_mutex_unlock(&mtx);
}
static void *thread_func(void *arg)
{
struct node *p = NULL;
pthread_cleanup_push(cleanup_handler, p);
while (1)
{
//这个mutex主要是用来保证pthread_cond_wait的并发性
pthread_mutex_lock(&mtx);
while (head == NULL)
{
//这个while要特别说明一下,单个pthread_cond_wait功能很完善,为何
//这里要有一个while (head == NULL)呢?因为pthread_cond_wait里的线
//程可能会被意外唤醒,如果这个时候head != NULL,则不是我们想要的情况。
//这个时候,应该让线程继续进入pthread_cond_wait
// pthread_cond_wait会先解除之前的pthread_mutex_lock锁定的mtx,
//然后阻塞在等待对列里休眠,直到再次被唤醒(大多数情况下是等待的条件成立
//而被唤醒,唤醒后,该进程会先锁定先pthread_mutex_lock(&mtx);,再读取资源
//用这个流程是比较清楚的/*block-->unlock-->wait() return-->lock*/
pthread_cond_wait(&cond, &mtx);
p = head;
head = head->n_next;
printf("Got %d from front of queue/n", p->n_number);
free(p);
}
pthread_mutex_unlock(&mtx); //临界区数据操作完毕,释放互斥锁
}
pthread_cleanup_pop(0);
return 0;
}
int main(void)
{
pthread_t tid;
int i;
struct node *p;
//子线程会一直等待资源,类似生产者和消费者,但是这里的消费者可以是多个消费者,而
//不仅仅支持普通的单个消费者,这个模型虽然简单,但是很强大
pthread_create(&tid, NULL, thread_func, NULL);
sleep(1);
for (i = 0; i < 10; i++)
{
p = (struct node*)malloc(sizeof(struct node));
p->n_number = i;
pthread_mutex_lock(&mtx); //需要操作head这个临界资源,先加锁,
p->n_next = head;
head = p;
pthread_cond_signal(&cond);
pthread_mutex_unlock(&mtx); //解锁
sleep(1);
}
printf("thread 1 wanna end the line.So cancel thread 2./n");
//关于pthread_cancel,有一点额外的说明,它是从外部终止子线程,子线程会在最近的取消点,退出
//线程,而在我们的代码里,最近的取消点肯定就是pthread_cond_wait()了。
pthread_cancel(tid);
pthread_join(tid, NULL);
printf("All done -- exiting/n");
return 0;
}
3)信号量
如同进程一样,线程也可以通过信号量来实现通信,虽然是轻量级的。
信号量函数的名字都以"sem_"打头。线程使用的基本信号量函数有四个。
#include <semaphore.h>
int sem_init (sem_t *sem , int pshared, unsigned int value);
这是对由sem指定的信号量进行初始化,设置好它的共享选项(linux 只支持为0,即表示它是当前进程的局部信号量),然后给它一个初始值VALUE。
两个原子操作函数:
int sem_wait(sem_t *sem);
int sem_post(sem_t *sem);
这两个函数都要用一个由sem_init调用初始化的信号量对象的指针做参数。
sem_post:给信号量的值加1;
sem_wait:给信号量减1;对一个值为0的信号量调用sem_wait,这个函数将会等待直到有其它线程使它不再是0为止。
int sem_destroy(sem_t *sem);
这个函数的作用是再我们用完信号量后都它进行清理。归还自己占有的一切资源。
示例代码:
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>
#include <errno.h>
#define return_if_fail(p) if((p) == 0){printf ("[%s]:func error!/n", __func__);return;}
typedef struct _PrivInfo
{
sem_t s1;
sem_t s2;
time_t end_time;
}PrivInfo;
static void info_init (PrivInfo* thiz);
static void info_destroy (PrivInfo* thiz);
static void* pthread_func_1 (PrivInfo* thiz);
static void* pthread_func_2 (PrivInfo* thiz);
int main (int argc, char** argv)
{
pthread_t pt_1 = 0;
pthread_t pt_2 = 0;
int ret = 0;
PrivInfo* thiz = NULL;
thiz = (PrivInfo* )malloc (sizeof (PrivInfo));
if (thiz == NULL)
{
printf ("[%s]: Failed to malloc priv./n");
return -1;
}
info_init (thiz);
ret = pthread_create (&pt_1, NULL, (void*)pthread_func_1, thiz);
if (ret != 0)
{
perror ("pthread_1_create:");
}
ret = pthread_create (&pt_2, NULL, (void*)pthread_func_2, thiz);
if (ret != 0)
{
perror ("pthread_2_create:");
}
pthread_join (pt_1, NULL);
pthread_join (pt_2, NULL);
info_destroy (thiz);
return 0;
}
static void info_init (PrivInfo* thiz)
{
return_if_fail (thiz != NULL);
thiz->end_time = time(NULL) + 10;
sem_init (&thiz->s1, 0, 1);
sem_init (&thiz->s2, 0, 0);
return;
}
static void info_destroy (PrivInfo* thiz)
{
return_if_fail (thiz != NULL);
sem_destroy (&thiz->s1);
sem_destroy (&thiz->s2);
free (thiz);
thiz = NULL;
return;
}
static void* pthread_func_1 (PrivInfo* thiz)
{
return_if_fail (thiz != NULL);
while (time(NULL) < thiz->end_time)
{
sem_wait (&thiz->s2);
printf ("pthread1: pthread1 get the lock./n");
sem_post (&thiz->s1);
printf ("pthread1: pthread1 unlock/n");
sleep (1);
}
return;
}
static void* pthread_func_2 (PrivInfo* thiz)
{
return_if_fail (thiz != NULL);
while (time (NULL) < thiz->end_time)
{
sem_wait (&thiz->s1);
printf ("pthread2: pthread2 get the unlock./n");
sem_post (&thiz->s2);
printf ("pthread2: pthread2 unlock./n");
sleep (1);
}
return;
}
通 过执行结果后,可以看出,会先执行线程二的函数,然后再执行线程一的函数。它们两就实现了同步
⑤ linux下多进程或者多线程编程的问题。新手,望指教!
你好,多进程或多线程,都不会阻塞当前语句代码。为了您的理解,我就大胆举下面两个例子:
多进程:你可以看成是本来是一条路的,现在从中间拆成两条,然后每一条路都有属于自己这条路的代码在运行。
多线程:你可以看成是一条路,然后分出车道,比如左车道和右车道甚至是停车道,然后每条车道都单独通车,其他车道的不能对这条车道进行干扰。
所以,把一条路从中间拆成两条,成本是很高的。但是把一条路分车道,成本就不是很高了。
对于您提出的main函数的疑问,当main函数最后执行完毕,程序退出后,所有的进程包括线程,都会被关闭的,哪怕你的程序中没有关闭,操作系统也会帮你关闭的,现在的操作系统都非常的完善了。当然,也存在有线程或进程不被释放的特殊情况,最好在编程中要记得释放。
⑥ Linux下多线程和多进程程序的优缺点,各个适合什么样的业务场景
多进程比较安全,因为默认情况下不同进程之间的内存是独立的(如果需要共享内存则需要进行进程间通信)。而多线程下,内存是共享的,这时就比较危险了,你要自己使用锁、信号量等机制来解决内存块的同时读写和同步等等。如果两个功能没有数据需要共享,或只有前后递进关系,建议使用多进程。如果两个功能需要同时对一块数据进行处理(例如需要对资源进行创建和老化删除),则需要使用多线程,这时可能需要使用锁等机制来控制线程冲突。
⑦ 一个Linux多进程编程
1 引言
对于没有接触过Unix/Linux操作系统的人来说,fork是最难理解的概念之一:它执行一次却返回两个值。fork函数是Unix系统最杰出的成就之一,它是七十年代UNIX早期的开发者经过长期在理论和实践上的艰苦探索后取得的成果,一方面,它使操作系统在进程管理上付出了最小的代价,另一方面,又为程序员提供了一个简洁明了的多进程方法。与DOS和早期的Windows不同,Unix/Linux系统是真正实现多任务操作的系统,可以说,不使用多进程编程,就不能算是真正的Linux环境下编程。
多线程程序设计的概念早在六十年代就被提出,但直到八十年代中期,Unix系统中才引入多线程机制,如今,由于自身的许多优点,多线程编程已经得到了广泛的应用。
下面,我们将介绍在Linux下编写多进程和多线程程序的一些初步知识。
2 多进程编程
什么是一个进程?进程这个概念是针对系统而不是针对用户的,对用户来说,他面对的概念是程序。当用户敲入命令执行一个程序的时候,对系统而言,它将启动一个进程。但和程序不同的是,在这个进程中,系统可能需要再启动一个或多个进程来完成独立的多个任务。多进程编程的主要内容包括进程控制和进程间通信,在了解这些之前,我们先要简单知道进程的结构。
2.1 Linux下进程的结构
Linux下一个进程在内存里有三部分的数据,就是"代码段"、"堆栈段"和"数据段"。其实学过汇编语言的人一定知道,一般的CPU都有上述三种段寄存器,以方便操作系统的运行。这三个部分也是构成一个完整的执行序列的必要的部分。
"代码段",顾名思义,就是存放了程序代码的数据,假如机器中有数个进程运行相同的一个程序,那么它们就可以使用相同的代码段。"堆栈段"存放的就是子程序的返回地址、子程序的参数以及程序的局部变量。而数据段则存放程序的全局变量,常数以及动态数据分配的数据空间(比如用malloc之类的函数取得的空间)。这其中有许多细节问题,这里限于篇幅就不多介绍了。系统如果同时运行数个相同的程序,它们之间就不能使用同一个堆栈段和数据段。
2.2 Linux下的进程控制
在传统的Unix环境下,有两个基本的操作用于创建和修改进程:函数fork( )用来创建一个新的进程,该进程几乎是当前进程的一个完全拷贝;函数族exec( )用来启动另外的进程以取代当前运行的进程。Linux的进程控制和传统的Unix进程控制基本一致,只在一些细节的地方有些区别,例如在Linux系统中调用vfork和fork完全相同,而在有些版本的Unix系统中,vfork调用有不同的功能。由于这些差别几乎不影响我们大多数的编程,在这里我们不予考虑。
2.2.1 fork( )
fork在英文中是"分叉"的意思。为什么取这个名字呢?因为一个进程在运行中,如果使用了fork,就产生了另一个进程,于是进程就"分叉"了,所以这个名字取得很形象。下面就看看如何具体使用fork,这段程序演示了使用fork的基本框架:
void main(){
int i;
if ( fork() == 0 ) {
/* 子进程程序 */
for ( i = 1; i <1000; i ++ ) printf("This is child process\n");
}
else {
/* 父进程程序*/
for ( i = 1; i <1000; i ++ ) printf("This is process process\n");
}
}
程序运行后,你就能看到屏幕上交替出现子进程与父进程各打印出的一千条信息了。如果程序还在运行中,你用ps命令就能看到系统中有两个它在运行了。
那么调用这个fork函数时发生了什么呢?fork函数启动一个新的进程,前面我们说过,这个进程几乎是当前进程的一个拷贝:子进程和父进程使用相同的代码段;子进程复制父进程的堆栈段和数据段。这样,父进程的所有数据都可以留给子进程,但是,子进程一旦开始运行,虽然它继承了父进程的一切数据,但实际上数据却已经分开,相互之间不再有影响了,也就是说,它们之间不再共享任何数据了。它们再要交互信息时,只有通过进程间通信来实现,这将是我们下面的内容。既然它们如此相象,系统如何来区分它们呢?这是由函数的返回值来决定的。对于父进程,fork函数返回了子程序的进程号,而对于子程序,fork函数则返回零。在操作系统中,我们用ps函数就可以看到不同的进程号,对父进程而言,它的进程号是由比它更低层的系统调用赋予的,而对于子进程而言,它的进程号即是fork函数对父进程的返回值。在程序设计中,父进程和子进程都要调用函数fork()下面的代码,而我们就是利用fork()函数对父子进程的不同返回值用if...else...语句来实现让父子进程完成不同的功能,正如我们上面举的例子一样。我们看到,上面例子执行时两条信息是交互无规则的打印出来的,这是父子进程独立执行的结果,虽然我们的代码似乎和串行的代码没有什么区别。
读者也许会问,如果一个大程序在运行中,它的数据段和堆栈都很大,一次fork就要复制一次,那么fork的系统开销不是很大吗?其实UNIX自有其解决的办法,大家知道,一般CPU都是以"页"为单位来分配内存空间的,每一个页都是实际物理内存的一个映像,象INTEL的CPU,其一页在通常情况下是4086字节大小,而无论是数据段还是堆栈段都是由许多"页"构成的,fork函数复制这两个段,只是"逻辑"上的,并非"物理"上的,也就是说,实际执行fork时,物理空间上两个进程的数据段和堆栈段都还是共享着的,当有一个进程写了某个数据时,这时两个进程之间的数据才有了区别,系统就将有区别的"页"从物理上也分开。系统在空间上的开销就可以达到最小。
下面演示一个足以"搞死"Linux的小程序,其源代码非常简单:
void main()
{
for( ; ; ) fork();
}
这个程序什么也不做,就是死循环地fork,其结果是程序不断产生进程,而这些进程又不断产生新的进程,很快,系统的进程就满了,系统就被这么多不断产生的进程"撑死了"。当然只要系统管理员预先给每个用户设置可运行的最大进程数,这个恶意的程序就完成不了企图了。
2.2.2 exec( )函数族
下面我们来看看一个进程如何来启动另一个程序的执行。在Linux中要使用exec函数族。系统调用execve()对当前进程进行替换,替换者为一个指定的程序,其参数包括文件名(filename)、参数列表(argv)以及环境变量(envp)。exec函数族当然不止一个,但它们大致相同,在Linux中,它们分别是:execl,execlp,execle,execv,execve和execvp,下面我只以execlp为例,其它函数究竟与execlp有何区别,请通过manexec命令来了解它们的具体情况。
一个进程一旦调用exec类函数,它本身就"死亡"了,系统把代码段替换成新的程序的代码,废弃原有的数据段和堆栈段,并为新程序分配新的数据段与堆栈段,唯一留下的,就是进程号,也就是说,对系统而言,还是同一个进程,不过已经是另一个程序了。(不过exec类函数中有的还允许继承环境变量之类的信息。)
那么如果我的程序想启动另一程序的执行但自己仍想继续运行的话,怎么办呢?那就是结合fork与exec的使用。下面一段代码显示如何启动运行其它程序:
char command[256];
void main()
{
int rtn; /*子进程的返回数值*/
while(1) {
/* 从终端读取要执行的命令 */
printf( ">" );
fgets( command, 256, stdin );
command[strlen(command)-1] = 0;
if ( fork() == 0 ) {
/* 子进程执行此命令 */
execlp( command, command );
/* 如果exec函数返回,表明没有正常执行命令,打印错误信息*/
perror( command );
exit( errorno );
}
else {
/* 父进程, 等待子进程结束,并打印子进程的返回值 */
wait ( &rtn );
printf( " child process return %d\n",. rtn );
}
}
}
此程序从终端读入命令并执行之,执行完成后,父进程继续等待从终端读入命令。熟悉DOS和WINDOWS系统调用的朋友一定知道DOS/WINDOWS也有exec类函数,其使用方法是类似的,但DOS/WINDOWS还有spawn类函数,因为DOS是单任务的系统,它只能将"父进程"驻留在机器内再执行"子进程",这就是spawn类的函数。WIN32已经是多任务的系统了,但还保留了spawn类函数,WIN32中实现spawn函数的方法同前述UNIX中的方法差不多,开设子进程后父进程等待子进程结束后才继续运行。UNIX在其一开始就是多任务的系统,所以从核心角度上讲不需要spawn类函数。
在这一节里,我们还要讲讲system()和popen()函数。system()函数先调用fork(),然后再调用exec()来执行用户的登录shell,通过它来查找可执行文件的命令并分析参数,最后它么使用wait()函数族之一来等待子进程的结束。函数popen()和函数system()相似,不同的是它调用pipe()函数创建一个管道,通过它来完成程序的标准输入和标准输出。这两个函数是为那些不太勤快的程序员设计的,在效率和安全方面都有相当的缺陷,在可能的情况下,应该尽量避免。
2.3 Linux下的进程间通信
详细的讲述进程间通信在这里绝对是不可能的事情,而且笔者很难有信心说自己对这一部分内容的认识达到了什么样的地步,所以在这一节的开头首先向大家推荐着名作者Richard Stevens的着名作品:《Advanced Programming in the UNIX Environment》,它的中文译本《UNIX环境高级编程》已有机械工业出版社出版,原文精彩,译文同样地道,如果你的确对在Linux下编程有浓厚的兴趣,那么赶紧将这本书摆到你的书桌上或计算机旁边来。说这么多实在是难抑心中的景仰之情,言归正传,在这一节里,我们将介绍进程间通信最最初步和最最简单的一些知识和概念。
首先,进程间通信至少可以通过传送打开文件来实现,不同的进程通过一个或多个文件来传递信息,事实上,在很多应用系统里,都使用了这种方法。但一般说来,进程间通信(IPC:InterProcess Communication)不包括这种似乎比较低级的通信方法。Unix系统中实现进程间通信的方法很多,而且不幸的是,极少方法能在所有的Unix系统中进行移植(唯一一种是半双工的管道,这也是最原始的一种通信方式)。而Linux作为一种新兴的操作系统,几乎支持所有的Unix下常用的进程间通信方法:管道、消息队列、共享内存、信号量、套接口等等。下面我们将逐一介绍。
2.3.1 管道
管道是进程间通信中最古老的方式,它包括无名管道和有名管道两种,前者用于父进程和子进程间的通信,后者用于运行于同一台机器上的任意两个进程间的通信。
无名管道由pipe()函数创建:
#include <unistd.h>
int pipe(int filedis[2]);
参数filedis返回两个文件描述符:filedes[0]为读而打开,filedes[1]为写而打开。filedes[1]的输出是filedes[0]的输入。下面的例子示范了如何在父进程和子进程间实现通信。
#define INPUT 0
#define OUTPUT 1
void main() {
int file_descriptors[2];
/*定义子进程号 */
pid_t pid;
char buf[256];
int returned_count;
/*创建无名管道*/
pipe(file_descriptors);
/*创建子进程*/
if((pid = fork()) == -1) {
printf("Error in fork\n");
exit(1);
}
/*执行子进程*/
if(pid == 0) {
printf("in the spawned (child) process...\n");
/*子进程向父进程写数据,关闭管道的读端*/
close(file_descriptors[INPUT]);
write(file_descriptors[OUTPUT], "test data", strlen("test data"));
exit(0);
} else {
/*执行父进程*/
printf("in the spawning (parent) process...\n");
/*父进程从管道读取子进程写的数据,关闭管道的写端*/
close(file_descriptors[OUTPUT]);
returned_count = read(file_descriptors[INPUT], buf, sizeof(buf));
printf("%d bytes of data received from spawned process: %s\n",
returned_count, buf);
}
}
在Linux系统下,有名管道可由两种方式创建:命令行方式mknod系统调用和函数mkfifo。下面的两种途径都在当前目录下生成了一个名为myfifo的有名管道:
方式一:mkfifo("myfifo","rw");
方式二:mknod myfifo p
生成了有名管道后,就可以使用一般的文件I/O函数如open、close、read、write等来对它进行操作。下面即是一个简单的例子,假设我们已经创建了一个名为myfifo的有名管道。
/* 进程一:读有名管道*/
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
void main() {
FILE * in_file;
int count = 1;
char buf[80];
in_file = fopen("mypipe", "r");
if (in_file == NULL) {
printf("Error in fdopen.\n");
exit(1);
}
while ((count = fread(buf, 1, 80, in_file)) > 0)
printf("received from pipe: %s\n", buf);
fclose(in_file);
}
/* 进程二:写有名管道*/
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
void main() {
FILE * out_file;
int count = 1;
char buf[80];
out_file = fopen("mypipe", "w");
if (out_file == NULL) {
printf("Error opening pipe.");
exit(1);
}
sprintf(buf,"this is test data for the named pipe example\n");
fwrite(buf, 1, 80, out_file);
fclose(out_file);
}
2.3.2 消息队列
消息队列用于运行于同一台机器上的进程间通信,它和管道很相似,事实上,它是一种正逐渐被淘汰的通信方式,我们可以用流管道或者套接口的方式来取代它,所以,我们对此方式也不再解释,也建议读者忽略这种方式。
2.3.3 共享内存
共享内存是运行在同一台机器上的进程间通信最快的方式,因为数据不需要在不同的进程间复制。通常由一个进程创建一块共享内存区,其余进程对这块内存区进行读写。得到共享内存有两种方式:映射/dev/mem设备和内存映像文件。前一种方式不给系统带来额外的开销,但在现实中并不常用,因为它控制存取的将是实际的物理内存,在Linux系统下,这只有通过限制Linux系统存取的内存才可以做到,这当然不太实际。常用的方式是通过shmXXX函数族来实现利用共享内存进行存储的。
首先要用的函数是shmget,它获得一个共享存储标识符。
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
int shmget(key_t key, int size, int flag);
这个函数有点类似大家熟悉的malloc函数,系统按照请求分配size大小的内存用作共享内存。Linux系统内核中每个IPC结构都有的一个非负整数的标识符,这样对一个消息队列发送消息时只要引用标识符就可以了。这个标识符是内核由IPC结构的关键字得到的,这个关键字,就是上面第一个函数的key。数据类型key_t是在头文件sys/types.h中定义的,它是一个长整形的数据。在我们后面的章节中,还会碰到这个关键字。
当共享内存创建后,其余进程可以调用shmat()将其连接到自身的地址空间中。
void *shmat(int shmid, void *addr, int flag);
shmid为shmget函数返回的共享存储标识符,addr和flag参数决定了以什么方式来确定连接的地址,函数的返回值即是该进程数据段所连接的实际地址,进程可以对此进程进行读写操作。
使用共享存储来实现进程间通信的注意点是对数据存取的同步,必须确保当一个进程去读取数据时,它所想要的数据已经写好了。通常,信号量被要来实现对共享存储数据存取的同步,另外,可以通过使用shmctl函数设置共享存储内存的某些标志位如SHM_LOCK、SHM_UNLOCK等来实现。
⑧ 如果想学Linux,应该怎么学
学嵌入式Linux要先学以下几点:
1.C语言。要有C语言的基础,当然越熟练越好,不熟也没关系,具备基本技能就可以:比如写一个数组排序、输入数字求和什么的。C语言的学习就是多些多练。
2.Linux基础
Linux操作系统的概念、安装方法,详细了解Linux下的目录结构、基本命令、编辑器VI ,编译器GCC,调试器GDB和 Make 项目管理工具, Shell、 Makefile脚本编写等知识,嵌入式开发环境的搭建。
3.Linux系统编程
重点学习标准I/O库,Linux多任务编程中的多进程和多线程,以及进程间通信(pipe、FIFO、消息队列、共享内存、signal、信号量等),同步与互斥对共享资源访问控制等重要知识,主要提升对Linux应用开发的理解和代码调试的能力。
4.Linux网络编程
计算机网络在嵌入式Linux系统应用开发过程中使用非常广泛,通过Linux网络发展、TCP/IP协议、socket编程、TCP网络编程、UDP网络编程、Web编程开发等方面入手,全面了解Linux网络应用程序开发。重点学习网络编程相关API,熟练掌握TCP协议服务器的编程方法和并发服务器的实现,了解HTTP协议及其实现方法,熟悉UDP广播、多播的原理及编程方法,掌握混合C/S架构网络通信系统的设计,熟悉HTML,Javascript等Web编程技术及实现方法。
5.数据结构与算法
数据结构及算法在嵌入式底层驱动、通信协议、及各种引擎开发中会得到大量应用,对其掌握的好坏直接影响程序的效率、简洁及健壮性。此阶段的学习要重点理解数据结构与算法的基础内容,包括顺序表、链表、队列、栈、树、图、哈希表、各种查找排序算法等应用及其C语言实现过程。
6.Cortex A8 、Linux 平台开发
通过基于ARM Cortex-A8处理s5pv210了解芯片手册的基本阅读技巧,掌握s5pv210系统资源、时钟控制器、电源管理、异常中断控制器、nand flash控制器等模块,为底层平台搭建做好准备。Linux平台包括内核裁减、内核移植、交叉编译、GNU工具使用、内核调试、Bootloader介绍、制作与原理分析、根文件系统制作以及向内核中添加自己的模块,并在s5pv210实验平台上运行自己制作的Linux系统,集成部署Linux系统整个流程。同时了解Android操作系统开发流程。Android系统是基于Linux平台的开源操作系统,该平台由操作系统、中间件、用户界面和应用软件组成,是首个为移动终端打造的真正开放和完整的移动软件,目前它的应用不再局限于移动终端,还包括数据电视、机顶盒、PDA等消费类电子产品。
7.驱动开发
驱动程序设计是嵌入式Linux开发工作中重要的一部分,也是比较困难的一部分。本阶段的学习要熟悉Linux的内核机制、驱动程序与用户级应用程序的接口,掌握系统对设备的并发操作。熟悉所开发硬件的工作原理,具备ARM硬件接口的基础知识,熟悉ARM Cortex-A8处理器s5pv210各资源、掌握Linux设备驱动原理框架,熟悉工程中常见Linux高级字符设备、块设备、网络设备、USB设备等驱动开发,在工作中能独立胜任底层驱动开发。