Kuasai kemahiran penghuraian dan pembahagian storan Linux dengan mudah

Dalam proses menggunakan sistem pengendalian Linux, kita selalunya perlu mengurus dan mengkonfigurasi peranti storan. Antaranya, resolusi dan pembahagian peranti storan adalah salah satu tugas pengurusan biasa. Memahami cara melakukan penghuraian dan pembahagian storan boleh membantu kami menggunakan sumber storan dengan lebih baik dan meningkatkan prestasi sistem. Artikel ini akan memperkenalkan pengetahuan berkaitan penghuraian dan pembahagian peranti storan dalam sistem Linux.

Apabila menggunakan C/C++ untuk pengaturcaraan berbilang benang dalam sistem Linux, masalah paling biasa yang kami hadapi ialah membaca dan menulis berbilang benang bagi pembolehubah yang sama Dalam kebanyakan kes, masalah sedemikian dikendalikan melalui mekanisme kunci, tetapi ini adalah The prestasi program mempunyai impak yang besar Sudah tentu, bagi jenis data yang sistem asli menyokong operasi atom, kita boleh menggunakan operasi atom untuk memprosesnya, yang boleh meningkatkan prestasi program pada tahap tertentu. Jadi bagi jenis data tersuai yang sistemnya tidak menyokong operasi atom, bagaimanakah kita boleh mencapai keselamatan benang tanpa menggunakan kunci? Artikel ini akan menerangkan secara ringkas cara menangani isu keselamatan benang jenis ini dari aspek storan setempat benang.

1. Jenis data

Dalam program C/C++, selalunya terdapat pembolehubah global, pembolehubah statik yang ditakrifkan dalam fungsi dan pembolehubah setempat, tidak ada isu keselamatan rangkaian, jadi ia tidak berada dalam skop artikel ini. Pembolehubah global dan pembolehubah statik yang ditakrifkan dalam fungsi ialah pembolehubah dikongsi yang boleh diakses oleh semua utas dalam proses yang sama, jadi mereka mempunyai masalah membaca dan menulis berbilang benang. Apabila kandungan pembolehubah diubah suai dalam satu utas, utas lain boleh melihat dan membaca kandungan yang diubah Ini adalah sangat pantas untuk pertukaran data Walau bagaimanapun, disebabkan kewujudan pelbagai utas, mungkin terdapat kandungan yang berbeza untuk pembolehubah yang sama . Dua atau lebih utas mengubah suai kandungan memori pembolehubah pada masa yang sama, dan terdapat beberapa utas membaca nilai memori apabila pembolehubah diubah suai Jika mekanisme penyegerakan yang sepadan tidak digunakan untuk melindungi memori, maka semua data dibaca tidak dapat diramalkan malah boleh menyebabkan program ranap.
Jika anda memerlukan pembolehubah yang boleh diakses oleh setiap panggilan fungsi dalam utas tetapi tidak boleh diakses oleh utas lain, mekanisme baharu diperlukan untuk melaksanakannya Kami memanggilnya Memori statik setempat kepada utas (benang pembolehubah statik tempatan), dan juga Ia boleh dipanggil data khusus benang (TSD: Data Khusus Benang) atau storan setempat benang (TLS: Storan Tempatan Benang). Untuk jenis data ini, setiap utas dalam program akan mengekalkan salinan pembolehubah, dan ia akan wujud dalam utas itu untuk masa yang lama Operasi pada pembolehubah tersebut tidak akan menjejaskan utas lain. Seperti yang ditunjukkan di bawah:

2. Inisialisasi sekali

Sebelum menerangkan data khusus rangkaian, mari kita fahami permulaan sekali sahaja. Program berbilang benang kadangkala mempunyai keperluan sedemikian: tidak kira berapa banyak utas yang dicipta, permulaan beberapa data hanya boleh berlaku sekali. Sebagai contoh: dalam program C++, hanya satu objek contoh kelas tertentu boleh wujud sepanjang kitaran hayat proses Dalam kes multi-threading, untuk membolehkan objek dimulakan dengan selamat, pemulaan satu kali. mekanisme amat penting. ——Dalam corak reka bentuk, pelaksanaan ini sering dipanggil corak tunggal (Singleton). Linux menyediakan fungsi berikut untuk mencapai pemulaan sekali:

#include 

// Returns 0 on success, or a positive error number on error

int pthread_once (pthread_once_t *once_control, void (*init) (void));

利用参数once_control的状态，函数pthread_once()可以确保无论有多少个线程调用多少次该函数，也只会执行一次由init所指向的由调用者定义的函数。init所指向的函数没有任何参数，形式如下：

void init (void)

{

// some variables initializtion in here

}

Selain itu, parameter once_control mestilah penunjuk kepada pembolehubah jenis pthread_once_t, menunjuk kepada pembolehubah statik yang dimulakan kepada PTHRAD_ONCE_INIT. Selepas C++0x, fungsi std::call_once () dengan fungsi serupa disediakan dan penggunaannya serupa dengan fungsi ini.

3. Ulirkan API data tempatan

Fungsi berikut disediakan dalam Linux untuk mengendalikan data setempat benang

#include 

// Returns 0 on success, or a positive error number on error

int pthread_key_create (pthread_key_t *key, void (*destructor)(void *));

// Returns 0 on success, or a positive error number on error

int pthread_key_delete (pthread_key_t key);

// Returns 0 on success, or a positive error number on error

int pthread_setspecific (pthread_key_t key, const void *value);

// Returns pointer, or NULL if no thread-specific data is associated with key

void *pthread_getspecific (pthread_key_t key);

Fungsi pthread_key_create() mencipta kunci baharu untuk data setempat-benang dan menghala ke penimbal kunci melalui kunci yang baru dibuat. Oleh kerana semua benang boleh menggunakan kunci baharu yang dikembalikan, kunci parameter boleh menjadi pembolehubah global (pembolehubah global biasanya tidak digunakan dalam pengaturcaraan berbilang benang C++, tetapi kelas berasingan digunakan untuk merangkum data setempat-benang, dan setiap pembolehubah menggunakan pembolehubah bebas pthread_key_t). Pemusnah menunjuk ke fungsi tersuai dengan format berikut:

void Dest (void *value)

{

// Release storage pointed to by 'value'

}

只要线程终止时与key关联的值不为NULL，则destructor所指的函数将会自动被调用。如果一个线程中有多个线程局部存储变量，那么对各个变量所对应的destructor函数的调用顺序是不确定的，因此，每个变量的destructor函数的设计应该相互独立。
函数pthread_key_delete()并不检查当前是否有线程正在使用该线程局部数据变量，也不会调用清理函数destructor，而只是将其释放以供下一次调用pthread_key_create()使用。在Linux线程中，它还会将与之相关的线程数据项设置为NULL。
由于系统对每个进程中pthread_key_t类型的个数是有限制的，所以进程中并不能创建无限个的pthread_key_t变量。Linux中可以通过PTHREAD_KEY_MAX（定义于limits.h文件中）或者系统调用sysconf(_SC_THREAD_KEYS_MAX)来确定当前系统最多支持多少个键。Linux中默认是1024个键，这对于大多数程序来说已经足够了。如果一个线程中有多个线程局部存储变量，通常可以将这些变量封装到一个数据结构中，然后使封装后的数据结构与一个线程局部变量相关联，这样就能减少对键值的使用。
函数pthread_setspecific()用于将value的副本存储于一数据结构中，并将其与调用线程以及key相关联。参数value通常指向由调用者分配的一块内存，当线程终止时，会将该指针作为参数传递给与key相关联的destructor函数。当线程被创建时，会将所有的线程局部存储变量初始化为NULL，因此第一次使用此类变量前必须先调用pthread_getspecific()函数来确认是否已经于对应的key相关联，如果没有，那么pthread_getspecific()会分配一块内存并通过pthread_setspecific()函数保存指向该内存块的指针。
参数value的值也可以不是一个指向调用者分配的内存区域，而是任何可以强制转换为void的变量值，在这种情况下，先前的pthread_key_create()函数应将参数
destructor设置为NULL
函数pthread_getspecific()正好与pthread_setspecific()相反，其是将pthread_setspecific()设置的value取出。在使用取出的值前最好是将void转换成原始数据类型的指针。

四、深入理解线程局部存储机制

\1. 深入理解线程局部存储的实现有助于对其API的使用。在典型的实现中包含以下数组：
pthread_key_create()返回的pthread_key_t类型值只是对全局数组的索引，该全局数组标记为pthread_keys，其格式大概如下：

数组的每个元素都是一个包含两个字段的结构，第一个字段标记该数组元素是否在用，第二个字段用于存放针对此键、线程局部存储变的解构函数的一个副本，即destructor函数。
\2. 在常见的存储pthread_setspecific()函数参数value的实现中，大多数都类似于下图的实现。图中假设pthread_keys[1]分配给func1()函数，pthread API为每个函数维护指向线程局部存储数据块的一个指针数组，其中每个数组元素都与图线程局部数据键的实现(上图)中的全局pthread_keys中元素一一对应。

五、总结

使用全局变量或者静态变量是导致多线程编程中非线程安全的常见原因。在多线程程序中，保障非线程安全的常用手段之一是使用互斥锁来做保护，这种方法带来了并发性能下降，同时也只能有一个线程对数据进行读写。如果程序中能避免使用全局变量或静态变量，那么这些程序就是线程安全的，性能也可以得到很大的提升。如果有些数据只能有一个线程可以访问，那么这一类数据就可以使用线程局部存储机制来处理，虽然使用这种机制会给程序执行效率上带来一定的影响，但对于使用锁机制来说，这些性能影响将可以忽略。更高性能的线程局部存储机制就是使用__thread，这个以后再讨论。
需要C/C++ Linux服务器开发学习资料私信“资料”（资料包括C/C++，Linux，golang技术，Nginx，ZeroMQ，MySQL，Redis，fastdfs，MongoDB，ZK，流媒体，CDN，P2P，K8S，Docker，TCP/IP，协程，DPDK，ffmpeg等），免费分享

本文介绍了Linux系统中存储设备解析和分区的相关知识，包括使用fdisk命令、使用parted命令、使用mkfs命令等。了解这些知识，可以帮助我们更好地管理和配置存储设备，优化系统性能。希望读者能够根据实际需求选择适合自己的方法，并加以应用。

Atas ialah kandungan terperinci Kuasai kemahiran penghuraian dan pembahagian storan Linux dengan mudah. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!