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linux内核同步机制

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lovelife110
发布2021-01-14 16:24:47
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发布2021-01-14 16:24:47
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文章被收录于专栏:爱生活爱编程

关于同步理论的一些基本概念

  • 临界区(critical area): 访问或操作共享数据的代码段 简单理解:synchronized大括号中部分(原子性)
  • 竞争条件(race conditions)两个线程同时拥有临界区的执行权
  • 数据不一致:(data unconsistency) 由竞争条件引起的数据破坏
  • 同步(synchronization)避免race conditions
  • 锁:完成同步的手段(门锁,门后是临界区,只允许一个线程存在) 上锁解锁必须具备原子性
  • 原子性(象原子一样不可分割的操作)
  • 有序性(禁止指令重排)
  • 可见性(一个线程内的修改,另一个线程可见)

内核同步常用方法

  1. 原子操作 – 内核中类似于AtomicXXX,位于<linux/types.h>
  2. 自旋锁 – 内核中通过汇编支持的cas,位于<asm/spinlock.h>
  3. 读-写自旋 – 类似于ReadWriteLock,可同时读,只能一个写 读的时候是共享锁,写的时候是排他锁
  4. 信号量 – 类似于Semaphore(PV操作 down up操作 占有和释放) 重量级锁,线程会进入wait,适合长时间持有的锁情况
  5. 读-写信号量 – downread upread downwrite upwrite (多个写,可以分段写,比较少用)(分段锁)
  6. 互斥体(mutex) – 特殊的信号量(二值信号量)
  7. 完成变量 – 特殊的信号量(A发出信号给B,B等待在完成变量上) vfork() 在子进程结束时通过完成变量叫醒父进程 类似于(Latch)
  8. BKL:大内核锁(早期,现在已经不用)
  9. 顺序锁(linux 2.6内核新增): – 线程可以挂起的读写自旋锁 序列计数器(从0开始,写时增加(+1),写完释放(+1),读前发现单数,说明有写线程,等待,读前读后序列一样,说明没有写线程打断) 读自旋,写只能一个写,不妨碍读 如果读线程发现是偶数,说明在读的时候没有任何人改变过。 如果读线程发现是奇数,说明你读到的可能是中间状态,你可以选择继续自旋,等待值变为偶数。 读前读后序列一样,说明没有写线程打断。
  10. 禁止抢占 – preempt_disable() ,这个线程在执行过程中,不允许任何线程打断。对于单核cpu多线程的优化
  11. 内存屏障 – 见volatile
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原始发表:2021/01/03 ,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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