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Linux操作系統(tǒng)是一種非常流行和廣泛應(yīng)用的操作系統(tǒng)之一，尤其在服務(wù)器應(yīng)用領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用和認(rèn)可。作為一種多任務(wù)操作系統(tǒng)，Linux允許多個(gè)線程同時(shí)運(yùn)行，在多個(gè)線程之間進(jìn)行消息通信是非常常見的情況。Linux提供了多種線程之間消息通信的方式，如信號(hào)量、管道、消息隊(duì)列等。本文將深入探究在Linux中線程的消息通信機(jī)制。
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一、信號(hào)量
信號(hào)量是Linux線程之間常見的一種通信方式。信號(hào)量是一個(gè)計(jì)數(shù)器，用來(lái)保證多個(gè)線程之間的同步和互斥操作。通過(guò)調(diào)用sem_init(),sem_post(),sem_wt()等函數(shù)來(lái)管理信號(hào)量。其中sem_post()函數(shù)會(huì)將信號(hào)量值加一，表示請(qǐng)求得到滿足。而sem_wt()函數(shù)會(huì)將信號(hào)量值減一。如果減去一個(gè)超過(guò)現(xiàn)有信號(hào)量值的數(shù)值，則此線程被阻塞，直到該信號(hào)量被其他線程釋放。
信號(hào)量一般用于對(duì)共享資源的保護(hù)和限制，并且不能傳遞數(shù)據(jù)。它可以保證線程之間訪問(wèn)共享資源時(shí)的順序，從而避免競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài)。
二、管道
管道是操作系統(tǒng)中另一種常見的線程通信方式。管道是一種類似于文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是由一個(gè)讀端和一個(gè)寫端組成的。通過(guò)管道，可以方便地將信息從一個(gè)線程傳遞到另一個(gè)線程。在使用管道時(shí)，通過(guò)fork()函數(shù)來(lái)創(chuàng)建子進(jìn)程，并使用pipe()函數(shù)創(chuàng)建管道。然后，通過(guò)write()函數(shù)向管道寫入數(shù)據(jù)，同時(shí)通過(guò)read()函數(shù)從管道中讀取數(shù)據(jù)。
管道一般用于單向的線程通信，數(shù)據(jù)只能從寫端傳遞到讀端。此外，管道也不能用于傳輸巨型塊的數(shù)據(jù)。因此，如果要傳輸超大文件，需要使用其他通信方式。
三、消息隊(duì)列
消息隊(duì)列是一種先進(jìn)先出的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在Linux線程中也是比較常用的一種通信方式。消息隊(duì)列是通過(guò)msgget(),msgsnd(),msgrcv(),等函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其中msgget()函數(shù)用于請(qǐng)求一個(gè)已經(jīng)存在的消息隊(duì)列，如果該消息隊(duì)列不存在，則會(huì)創(chuàng)建。msgsnd()函數(shù)用于向消息隊(duì)列寫入消息，msgrcv()函數(shù)用于從消息隊(duì)列中讀取消息。
消息隊(duì)列可以傳遞任意大小的數(shù)據(jù)塊，并能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)線程之間的異步通信。在消息隊(duì)列中，讀取線程可以一直等待直到有數(shù)據(jù)可讀，寫入線程也可以一直等待直到數(shù)據(jù)被獲得。因此，消息隊(duì)列實(shí)現(xiàn)了線程之間的異步通信，并保持了較高的效率。
四、共享內(nèi)存
共享內(nèi)存是Linux線程中更高效的通信方式。共享內(nèi)存就是一段可以被多個(gè)線程共享的內(nèi)存區(qū)域，這樣多個(gè)線程可以直接在內(nèi)存中讀寫數(shù)據(jù)，并不需要通過(guò)操作系統(tǒng)的內(nèi)核空間來(lái)傳遞數(shù)據(jù)。
在Linux中，通過(guò)shmget()函數(shù)來(lái)創(chuàng)建一塊共享內(nèi)存區(qū)域，通過(guò)shmat()函數(shù)將共享內(nèi)存映射到進(jìn)程地址空間中。通過(guò)shmdt()函數(shù)將共享內(nèi)存從進(jìn)程地址空間中解除映射并銷毀共享內(nèi)存。共享內(nèi)存的優(yōu)勢(shì)在于它能夠高效地傳遞大量數(shù)據(jù)，并且這些數(shù)據(jù)是直接在內(nèi)存中讀寫的，所以效率非常高。缺點(diǎn)在于需要程序員對(duì)內(nèi)存進(jìn)行管理，避免內(nèi)存泄漏和內(nèi)存沖突等問(wèn)題。
在Linux中，線程之間通過(guò)消息通信實(shí)現(xiàn)協(xié)同操作是非常常見和必要的操作。Linux提供了多種線程之間通信的方式，其中包括信號(hào)量、管道、消息隊(duì)列、共享內(nèi)存等方式。不同的通信方式適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)景，程序員需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。在使用線程通信時(shí)，必須特別小心，避免死鎖、競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài)等問(wèn)題，保證程序的正確運(yùn)行。
相關(guān)問(wèn)題拓展閱讀：
- linux線程是否支持搶占
linux線程是否支持搶占
可以吧，
linux內(nèi)核的三種調(diào)度方法：
1，SCHED_OTHER 分時(shí)調(diào)度策略，
2，SCHED_FIFO實(shí)時(shí)調(diào)度策略，先到先服務(wù)
3，SCHED_RR實(shí)時(shí)調(diào)度策略，時(shí)間片輪轉(zhuǎn)
實(shí)時(shí)進(jìn)程將得到優(yōu)先調(diào)用，實(shí)時(shí)進(jìn)程根據(jù)實(shí)時(shí)優(yōu)先級(jí)決定調(diào)度權(quán)值，分時(shí)進(jìn)程則通過(guò)nice和counter值決定權(quán)值，nice越小，counter越大，被調(diào)度的概率越大，也就是曾經(jīng)使用了cpu最少的進(jìn)程將會(huì)得到優(yōu)先調(diào)度。
SHCED_RR和SCHED_FIFO的不同：
當(dāng)采用SHCED_RR策略的進(jìn)程的時(shí)間片用完，系統(tǒng)將重新分配時(shí)間片碼運(yùn)春，并置于就緒隊(duì)列尾。放在隊(duì)列尾保證了所有具有相同優(yōu)先級(jí)的RR任務(wù)的調(diào)度公平。
SCHED_FIFO一旦占用cpu則一直運(yùn)行。一直運(yùn)行直到有更高優(yōu)先級(jí)任務(wù)到達(dá)或自己放棄。
如果有相同優(yōu)先級(jí)的實(shí)時(shí)進(jìn)程（根據(jù)優(yōu)先級(jí)計(jì)算的調(diào)度權(quán)值是一樣的）已經(jīng)準(zhǔn)備好，F(xiàn)IFO時(shí)必須等待該進(jìn)程主動(dòng)放棄后才可以運(yùn)行這個(gè)優(yōu)先級(jí)相同的任務(wù)。而RR可以讓每個(gè)任務(wù)都執(zhí)行一段時(shí)間。
相同點(diǎn)：
RR和FIFO都遲耐只用于實(shí)時(shí)任務(wù)。
創(chuàng)建時(shí)優(yōu)先級(jí)大于0(1-99)。
按照可搶占優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法進(jìn)行。
就悄握緒態(tài)的實(shí)時(shí)任務(wù)立即搶占非實(shí)時(shí)任務(wù)。
可以吧，
linux內(nèi)核的三種調(diào)度方法：
1，SCHED_OTHER 分時(shí)調(diào)度策略，
2，SCHED_FIFO實(shí)時(shí)調(diào)度策略，先到先服務(wù)
3，SCHED_RR實(shí)時(shí)調(diào)度策略，時(shí)間片輪轉(zhuǎn)
實(shí)時(shí)進(jìn)程將得到優(yōu)先調(diào)用，實(shí)時(shí)進(jìn)程根據(jù)實(shí)時(shí)優(yōu)先級(jí)決定調(diào)度權(quán)值，分時(shí)進(jìn)程則通過(guò)nice和counter值決定權(quán)值，nice越小，counter越大，被調(diào)度的概率越大，也就是曾經(jīng)使用了cpu最少則彎的進(jìn)程將會(huì)得到優(yōu)先調(diào)度。
SHCED_RR和SCHED_FIFO的不同兆胡：
當(dāng)采用SHCED_RR策略的進(jìn)程的時(shí)間片用完，系統(tǒng)將重新分配時(shí)間片，并置于就緒隊(duì)列族盯攔尾。放在隊(duì)列尾保證了所有具有相同優(yōu)先級(jí)的RR任務(wù)的調(diào)度公平。
SCHED_FIFO一旦占用cpu則一直運(yùn)行。一直運(yùn)行直到有更高優(yōu)先級(jí)任務(wù)到達(dá)或自己放棄。
如果有相同優(yōu)先級(jí)的實(shí)時(shí)進(jìn)程（根據(jù)優(yōu)先級(jí)計(jì)算的調(diào)度權(quán)值是一樣的）已經(jīng)準(zhǔn)備好，F(xiàn)IFO時(shí)必須等待該進(jìn)程主動(dòng)放棄后才可以運(yùn)行這個(gè)優(yōu)先級(jí)相同的任務(wù)。而RR可以讓每個(gè)任務(wù)都執(zhí)行一段時(shí)間。
相同點(diǎn)：
RR和FIFO都只用于實(shí)時(shí)任務(wù)。
創(chuàng)建時(shí)優(yōu)先級(jí)大于0(1-99)。
按照可搶占優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法進(jìn)行。
就緒態(tài)的實(shí)時(shí)任務(wù)立即搶占非實(shí)時(shí)任務(wù)。
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新聞名稱：深入探究Linux線程消息通信機(jī)制(linux線程消息)
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