揭开 Linux 跨进程读写锁的神秘面纱：轻松实现共享资源访问控制

后端

2023-09-26 23:48:41

跨进程读写锁：解锁共享资源访问

简介

在多线程环境中，当多个线程并发访问共享资源时，协调它们的访问至关重要，以防止数据不一致。读写锁 是一种同步机制，通过对读取和写入操作实施控制，确保共享资源的访问既安全又高效。

读写锁的原理

读写锁采用两种类型的锁：读锁和写锁。读锁允许多个线程同时读取共享资源，但禁止写入。写锁授予一个线程独占写入权限，在此期间其他线程无法读取或写入。

内部实现上，读写锁使用两个计数器：读锁计数器和写锁计数器。读锁计数器跟踪当前正在读取资源的线程数，而写锁计数器则记录正在写入的线程数。

获取读锁： 线程检查写锁计数器，如果为 0（表示没有写入），则可以获取读锁。
获取写锁： 线程检查读锁和写锁计数器，如果都为 0（表示没有读取或写入），则可以获取写锁。

读写锁的实现

Linux 提供了多种读写锁实现：

POSIX 读写锁： POSIX 标准定义的跨平台实现。
Linux 原生读写锁： Linux 内核中的高效实现。

读写锁的应用

读写锁广泛用于保护共享资源，例如：

内存
文件
数据库

示例

考虑一个共享内存的场景。可以使用读写锁来确保多个线程可以同时读取内存，而只有一个线程可以写入。

#include <pthread.h>

// 初始化读写锁
pthread_rwlock_t lock;

// 读线程
void* reader(void* arg) {
    while (1) {
        pthread_rwlock_rdlock(&lock);
        // 读取共享内存
        pthread_rwlock_unlock(&lock);
    }
    return NULL;
}

// 写线程
void* writer(void* arg) {
    while (1) {
        pthread_rwlock_wrlock(&lock);
        // 写入共享内存
        pthread_rwlock_unlock(&lock);
    }
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_rwlock_init(&lock);

    // 创建读取和写入线程
    pthread_t t1, t2;
    pthread_create(&t1, NULL, reader, NULL);
    pthread_create(&t2, NULL, writer, NULL);

    pthread_join(t1, NULL);
    pthread_join(t2, NULL);
    return 0;
}