嵌入式Linux的ARM移植实例研究

3.线程控制/通信编程

Linux本身只有进程的概念，而其所谓的"线程"本质上在内核里仍然是进程。大家知道，进程是资源分配的单位，同一进程中的多个线程共享该进程的资源（如作为共享内存的全局变量）。Linux中所谓的"线程"只是在被创建的时候"克隆"(clone)了父进程的资源，因此，clone出来的进程表现为"线程"。Linux中最流行的线程机制为LinuxThreads，它实现了一种Posix1003.1c"pthread"标准接口。
线程之间的通信涉及同步和互斥，互斥体的用法为：
pthread_mutex_tmutex;
pthread_mutex_init(&mutex,NULL);//按缺省的属性初始化互斥体变量mutex
pthread_mutex_lock(&mutex);//给互斥体变量加锁
…//临界资源
phtread_mutex_unlock(&mutex);//给互斥体变量解锁

同步就是线程等待某个事件的发生。只有当等待的事件发生线程才继续执行，否则线程挂起并放弃处理器。当多个线程协作时，相互作用的任务必须在一定的条件下同步。Linux下的C语言编程有多种线程同步机制，最典型的是条件变量(conditionvariable)。而在头文件semaphore.h中定义的信号量则完成了互斥体和条件变量的封装，按照多线程程序设计中访问控制机制，控制对资源的同步访问，提供程序设计人员更方便的调用接口。下面的生产者/消费者问题说明了Linux线程的控制和通信：
#include
#include
#defineBUFFER_SIZE16
structprodcons
{
intbuffer[BUFFER_SIZE];
pthread_mutex_tlock;
intreadpos,writepos;
pthread_cond_tnotempty;
pthread_cond_tnotfull;
};
/*初始化缓冲区结构*/
voidinit(structprodcons*b)
{
pthread_mutex_init(&b->lock,NULL);
pthread_cond_init(&b->notempty,NULL);
pthread_cond_init(&b->notfull,NULL);
b->readpos=0;
b->writepos=0;
}
/*将产品放入缓冲区,这里是存入一个整数*/
voidput(structprodcons*b,intdata)
{
pthread_mutex_lock(&b->lock);
/*等待缓冲区未满*/
if((b->writepos+1)%BUFFER_SIZE==b->readpos)
{
pthread_cond_wait(&b->notfull,&b->lock);
}
/*写数据,并移动指针*/
b->buffer[b->writepos]=data;

b->writepos++;
if(b->writepos>=BUFFER_SIZE)
b->writepos=0;
/*设置缓冲区非空的条件变量*/
pthread_cond_signal(&b->notempty);
pthread_mutex_unlock(&b->lock);
}
/*从缓冲区中取出整数*/
intget(structprodcons*b)
{
intdata;
pthread_mutex_lock(&b->lock);
/*等待缓冲区非空*/
if(b->writepos==b->readpos)
{
pthread_cond_wait(&b->notempty,&b->lock);
}
/*读数据,移动读指针*/
data=b->buffer[b->readpos];
b->readpos++;
if(b->readpos>=BUFFER_SIZE)
b->readpos=0;
/*设置缓冲区未满的条件变量*/
pthread_cond_signal(&b->notfull);
pthread_mutex_unlock(&b->lock);
returndata;
}
/*测试:生产者线程将1到10000的整数送入缓冲区,消费者线
程从缓冲区中获取整数,两者都打印信息*/
#defineOVER(-1)
structprodconsbuffer;
void*producer(void*data)
{
intn;
for(n=0;n<10000;n++)
{
printf("%d--->n",n);
put(&buffer,n);
}put(&buffer,OVER);
returnNULL;
}
void*consumer(void*data)
{
intd;
while(1)
{
d=get(&buffer);
if(d==OVER)
break;
printf("--->%dn",d);
}
returnNULL;
}
intmain(void)
{
pthread_tth_a,th_b;
void*retval;
init(&buffer);
/*创建生产者和消费者线程*/
pthread_create(&th_a,NULL,producer,0);
pthread_create(&th_b,NULL,consumer,0);
/*等待两个线程结束*/
pthread_join(th_a,&retval);
pthread_join(th_b,&retval);
return0;
}

4.小结

本章主要给出了Linux平台下文件、进程控制与通信、线程控制与通信的编程实例。至此，一个完整的，涉及硬件原理、Bootloader、操作系统及文件系统移植、驱动程序开发及应用程序编写的嵌入式Linux系列讲解就全部结束了。