我正在使用线程和 TCP 在 C 中实现 P2P 文件传输。我有一个跟踪器，它跟踪连接到它的所有对等点。当一个对等体第一次连接时，它将其文件从其当前目录发送到跟踪器，该跟踪器将所有对等体的文件放在一个共享链表中。每个对等点在跟踪器中都有自己的线程，当对等点退出时，跟踪器会关闭该对等点的连接并从链接列表中删除该对等点的所有文件。我关心的是在添加和删除节点时锁定链表。我希望能够安全地从各个线程对链表进行更改。我已经编写了我的代码以从我的链接列表中添加/删除并搜索（不确定在搜索时是否需要使用锁定）如何修改我的代码以确保线程之间的链接安全？
【问题讨论】：
标签： multithreading sockets linked-list thread-safety pthreads
请考虑使用互斥锁来保护数据或其他资源免受并发访问。
在 POSIX 线程的上下文中，pthread_mutex_t 类型（来自 sys/types.h, The Open Group Base Specifications Issue 7, IEEE Std 1003.1, 2013 Edition）用于互斥锁。
pthread_mutex_lock() 和 pthread_mutex_unlock() 函数 (The Open Group Base Specifications Issue 7, IEEE Std 1003.1, 2013 Edition) 可用于保护链表类型的实例免受两个操作的并发访问：
next指针）并使用（读取/写入）存储在节点中的数据；next 指针和存储在节点中的数据。此外，相同的互斥锁可用于保护对head [链表] 指针的访问。
例子：
// ...
pthread_mutex_t list_mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
// ...
void *peer_handler(void *p)
{
// ...
pthread_mutex_lock(&list_mutex);
if (numNodes == 0) {
head = newNode;
tail = newNode;
tail->next = NULL;
numNodes++;
}
else {
tail->next = newNode;
tail = newNode;
tail->next = NULL;
numNodes++;
}
pthread_mutex_unlock(&list_mutex);
// ...
pthread_mutex_lock(&list_mutex);
struct fileNode *ptr = head;
while (ptr != NULL) {
if ((strcmp(ptr->ip, temp_ip) == 0) && ptr->port == temp_port) {
cmd = htonl(200);
break;
}
ptr = ptr->next;
}
pthread_mutex_unlock(&list_mutex);
// ...
}
void sendList(int newsockfd)
{
// ...
pthread_mutex_lock(&list_mutex);
struct fileNode *ptr;
ptr = head;
while (ptr != NULL) {
// ...
ptr = ptr->next;
// ...
}
pthread_mutex_unlock(&list_mutex);
}
void removeFiles(uint32_t port, char *client_ip)
{
pthread_mutex_lock(&list_mutex);
// ...
pthread_mutex_unlock(&list_mutex);
}
void print()
{
// ...
pthread_mutex_lock(&list_mutex);
struct fileNode *ptr;
ptr = head;
while (ptr != NULL) {
// ...
ptr = ptr->next;
// ...
}
pthread_mutex_unlock(&list_mutex);
}
值得注意的是，减少锁争用是优化并发应用程序性能的重要部分。
send() 和 recv() 函数不保证所有指定的字节数将通过一次函数调用发送/接收。
应使用适当的循环来发送或接收所需（预期）字节数。更多详情请参考文章：TCP/IP client-server application: exchange with string messages。
此外，请注意此类结构：
n = recv(newsockfd, buffer, sizeof(buffer), 0);
// ...
buffer[n] = '\0';
要接收的预期字节数（或在本例中为字符）应为sizeof(buffer) - 1。否则，会丢失数据：最后一个字符被终止的空字符覆盖。
【讨论】：
最简单的解决方案是在对列表进行任何访问之前锁定一个pthread_mutex_t，并在完成后解锁。在列表变量旁边声明它：
struct fileNode *head, *tail;
int numNodes = 0;
pthread_mutex_t list_lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
例如。添加节点时：
pthread_mutex_lock(&list_lock);
if (numNodes == 0) {
head = newNode;
tail = newNode;
tail->next = NULL;
numNodes++;
}
else {
tail->next = newNode;
tail = newNode;
tail->next = NULL;
numNodes++;
}
pthread_mutex_unlock(&list_lock);
或遍历列表时：
//check if peer is in the file list
pthread_mutex_lock(&list_lock);
ptr = head;
while(ptr != NULL) {
// if peer is found
if((strcmp(ptr->ip, temp_ip) == 0) && ptr->port == temp_port){
cmd = htonl(200); //set cmd to 1
break;
}
ptr = ptr->next;
}
pthread_mutex_unlock(&list_lock);
由于您的列表很少被访问，这应该没问题。如果您遇到此锁的争用导致的可伸缩性问题，您可以转向更复杂的锁定方案。
【讨论】：