Linux マルチスレッド プログラミングでは、ロックはスレッド間の競合やデッドロックを回避するための非常に重要なメカニズムです。ただし、ロックが正しく使用されないと、パフォーマンスの低下や異常な動作が発生する可能性があります。この記事では、Linux における一般的なロックの種類、それらの正しい使用方法、競合やデッドロックなどの問題を回避する方法を紹介します。
プログラミングでは、共有データ操作の整合性を確保するためにオブジェクト ミューテックスの概念が導入されます。各オブジェクトは、「相互排他ロック」と呼ばれるマークに対応します。これは、常に 1 つのスレッドだけがオブジェクトにアクセスできるようにするために使用されます。Linux が実装する相互排他ロックの仕組みには、POSIX 相互排他ロックとカーネル相互排他ロックがありますが、この記事では主に POSIX 相互排他ロック、つまりスレッド間相互排他ロックについて説明します。
セマフォはマルチスレッドとマルチタスクの同期に使用されます。スレッドが特定のアクションを完了すると、セマフォを通じて他のスレッドに通知し、他のスレッドが特定のアクションを実行します (sem_wait の場合は全員がそこでブロックされます)。ミューテックスはマルチスレッドおよびマルチタスクの相互排他で使用されます。スレッドが特定のリソースを占有している場合、他のスレッドはそのリソースにアクセスできません。スレッドのロックが解除されるまで、他のスレッドはこのリソースの使用を開始できます。たとえば、グローバル変数にアクセスするときにロックする必要がある場合があり、操作が完了するとロックが解除されます。ロックとセマフォが同時に使用される場合があります。」
つまり、セマフォは必ずしも特定のリソースをロックするわけではなく、プロセスの概念、たとえば、2 つのスレッド A と B があり、B スレッドは A スレッドが特定のタスクを完了するまで待機する必要があります。このタスクは必ずしも特定のリソースをロックするだけでなく、何らかの計算やデータ処理を実行することも含まれます。スレッドミューテックスとは「あるリソースをロックする」という概念で、ロック中は他のスレッドは保護されたデータを操作できなくなります。場合によっては、この 2 つは交換可能です。
2 つの違い:
範囲
セマフォ: プロセス間またはスレッド間 (Linux のみスレッド間)
ミューテックス: スレッド間
ロックされているとき
セマフォ: セマフォの値が以下の値より大きい限り