自旋锁是专为防止多处理器并发（实现保护共享资源）而引入的一种锁机制。自旋锁与互斥锁比较类似，它们都是为了解决对某项资源的互斥使用。无论是互斥锁，还是自旋锁，在任何时刻，最多只能有一个保持者，也就说，在任何时刻最多只能有一个执行单元获得锁。但是两者在调度机制上略有不同。对于互斥锁，如果资源已经被占用，资源申请者只能进入睡眠状态。但是自旋锁不会引起调用者睡眠，如果自旋锁已经被别的执行单元保持，调用者就一直循环在那里看是否该自旋锁的保持者已经释放了锁，“自旋”一词就是因此而得名。自旋锁在内核中大量应用于中断处理等部分（对于单处理器来说，防止中断处理中的并发可简单采用关闭中断的方式，即在标志寄存器中关闭/打开中断标志位，不需要自旋锁）。
在早期的 Linux内核中，并发的来源相对较少。早期内核不支持对称多处理（ symmetric multi processing,SMP），因此，导致并发执行的唯一原因是对硬件中断的服务。这种情况处理起来较为简单，但并不适用于为获得更好的性能而使用更多处理器且强调快速响应事件的系统。
并发 是指在某一时间段内能够处理多个任务的能力，而 并行 是指同一时间能够处理多个任务的能力。并发和并行看起来很像，但实际上是有区别的，如下图（图片来源于网络）：
Linux 内核中的同步机制：原子操作、信号量、读写信号量、自旋锁的API、大内核锁、读写锁、大读者锁、RCU和顺序锁。 1、介绍 在现代操作系统里，同一时间可能有多个内核执行流在执行，即使单CPU内核也需要一些同步机制来同步不同执行单元对共享的数据的访问。 主流的Linux内核中的同步机制包括： 原子操作 信号量（semaphore） 读写信号量（rw_semaphore） 自旋锁spinlock 大内核锁BKL(Big Kernel Lock) 读写锁rwlock、 brlock（只包含在2.4内核中
每一种技术的出现必然是因为某种需求。正因为人的本性是贪婪的，所以科技的创新才能日新月异。
综述 在上一篇介绍了linux驱动的调试方法，这一篇介绍一下在驱动编程中会遇到的并发和竟态以及如何处理并发和竞争。 首先什么是并发与竟态呢？并发(concurrency)指的是多个执行单元同时、并行被执行。而并发的执行单元对共享资源(硬件资源和软件上的全局、静态变量)的访问则容易导致竞态(race conditions)。可能导致并发和竟态的情况有： SMP（Symmetric Multi-Processing），对称多处理结构。SMP是一种紧耦合、共享存储的系统模型，它的特点是多个CPU使用共同的系统总线
前言：非常早之前就接触过同步这个概念了，可是一直都非常模糊。没有深入地学习了解过，最近有时间了，就花时间研习了一下《linux内核标准教程》和《深入linux设备驱动程序内核机制》这两本书的相关章节。趁刚看完，就把相关的内容总结一下。
并发相关的缺陷是最容易制造的，也是最难找到的，为了响应现代硬件和应用程序的需求，Linux 内核已经发展到同时处理更多事情的时代。这种变革使得内核性能及伸缩性得到了相当大的提高，然而也极大提高了内核编程的复杂性。
自旋锁(Spinlock)是一种广泛运用的底层同步机制。自旋锁是一个互斥设备，它只有两个值：“锁定”和“解锁”。它通常实现为某个整数值中的某个位。希望获得某个特定锁得代码测试相关的位。如果锁可用，则“锁定”被设置，而代码继续进入临界区；相反，如果锁被其他人获得，则代码进入忙循环（而不是休眠，这也是自旋锁和一般锁的区别）并重复检查这个锁，直到该锁可用为止，这就是自旋的过程。“测试并设置位”的操作必须是原子的，这样，即使多个线程在给定时间自旋，也只有一个线程可获得该锁。
linux内核中有多种内核锁，内核锁的作用是： 多核处理器下，会存在多个进程处于内核态的情况，而在内核态下，进程是可以访问所有内核数据的，因此要对共享数据进行保护，即互斥处理； linux内核锁机制有信号量、互斥锁、自旋锁还有原子操作。 一、信号量(struct semaphore)： 是用来解决进程/线程之间的同步和互斥问题的一种通信机制，是用来保证两个或多个关键代码不被并发调用。 信号量（Saphore）由一个值和一个指针组成，指针指向等待该信号量的进程。信号量的值表示相应资源的使用情况。信号量S>=0
自旋锁主要用来解决SMP和调度引发的竞态问题，但是普通的自旋锁并不关心临界区在执行什么操作，对读和写都一视同仁，这样就会存在一些弊端！
POSIX threads(简称Pthreads)是在多核平台上进行并行编程的一套常用的API。线程同步(Thread Synchronization)是并行编程中非常重要的通讯手段，其中最典型的应用就是用Pthreads提供的锁机制(lock)来对多个线程之间共 享的临界区(Critical Section)进行保护(另一种常用的同步机制是barrier)。
自旋锁：如果内核配置为SMP系统，自旋锁就按SMP系统上的要求来实现真正的自旋等待，但是对于UP系统，自旋锁仅做抢占和中断操作，没有实现真正的“自旋”。如果配置了CONFIG_DEBUG_SPINLOCK，那么自旋锁按照SMP系统来编译。
自旋锁解决了多核系统在内核抢占模式下的数据共享问题。但是，这样的自旋锁一次只能一个内核控制路径使用，这严重影响了系统的并发性能。根据我们以往的开发经验，大部分的程序都是读取共享的数据，并不更改；只有少数时候会修改数据。为此，Linux内核提出了读/写自旋锁的概念。也就是说，没有内核控制路径修改共享数据的时候，多个内核控制路径可以同时读取它。如果有内核控制路径想要修改这个数据结构，它就请求读/写自旋锁的写自旋锁，独占访问这个资源。这大大提高了系统的并发性能。
一切互斥操作的依赖是 自旋锁（spin_lock），互斥量（semaphore）等其他需要队列的实现均需要自选锁保证临界区互斥访问。
自旋锁与互斥锁类似，但是自旋锁不会引起调用者睡眠。如果自旋锁被其他执行单元保持，则调用者会一直循环等待保持者释放锁。
锁是一个常见的同步概念，我们都听说过加锁（lock）或者解锁（unlock），当然学术一点的说法是获取（acquire）和释放（release）。
由以上介绍大概了解，自旋锁就是内核为防止临界区被多个进程同时访问出错的一种机制。其作用是保证临界区在任一时刻有且仅有一个进程访问。
上一篇文章中，我们已经学习了读/写自旋锁的工作原理和实现方式（基于ARM架构体系）。但是，有一个问题我们不得不考虑，那就是read锁和write锁的优先级问题：它们具有相同的优先级，所以，读操作必须等到写操作完成后才能执行，同样，写操作必须等到读操作完成后才能执行。
很多时候，我们做项目并不会创建那么多进程，而是创建一个进程，在该进程中创建多个线程进行工作。
在多年前，linux还没有支持对称多处理器SMP的时候，避免并发数据访问相对简单。
Linux 的同步机制不断发展完善。从最初的原子操作,到后来的信号量,从大内核锁到今天的自旋锁。这些同步机制的发展伴随Linux从单处理器到对称多处理器的过渡;
自旋锁不管是内核编程，还是应用层编程都会用到；自旋锁和互斥量类似，它不是通过休眠使进程阻塞，而是在获取锁之前一直处于忙等（也就叫自旋）状态。
在内核中有双向链表。 那么也有线程操作。 我们有没有想过，如果在多线程的环境下如何保证双向链表操作数据是安全的那？
一般的linux都是GPOS（通用）内核。GPOS是不保证实时的，但是对于大多数应用程序来说是没有问题的。GPOS可以充分利用物理资源。但在实时性要求性比较高的场景需要使用实时内核，RT内核。RT的代价就是牺牲掉了资源利用率，使得相同的资源生产能力下降。
在面试中关于多线程同步，你必须要思考的问题 一文中，我们知道glibc的pthread_cond_timedwait底层是用linux futex机制实现的。
前几天和一个在某研究所的发小聊天，他说：现在的航空、航天和导弹等武器装备中，控制系统几乎都是用单片机，而不是嵌入式系统。
---- Hello、Hello大家好，我是木荣，今天我们继续来聊一聊Linux中多线程编程中的重要知识点，详细谈谈多线程中同步和互斥机制。 同步和互斥 互斥：多线程中互斥是指多个线程访问同一资源时同时只允许一个线程对其进行访问，具有唯一性和排它性。但互斥无法限制访问者对资源的访问顺序，即访问是无序的； 同步：多线程同步是指在互斥的基础上（大多数情况），通过其它机制实现访问者对资源的有序访问。在大多数情况下，同步已经实现了互斥，特别是所有写入资源的情况必定是互斥的。少数情况是指可以允许多个访问者同时访问资源
使用最广泛的同步技术就是加锁。对于锁概念，我相信大家已经不陌生了，不论是实时嵌入式系统还是服务器上的操作系统，都使用了这个概念。所以对于锁的理解就不再赘述了。
1 互斥锁 在线程实际运行过程中，我们经常需要多个线程保持同步。 这时可以用互斥锁来完成任务。互斥锁的使用过程中，主要有 pthread_mutex_init pthread_mutex_destory pthread_mutex_lock pthread_mutex_unlock 这几个函数以完成锁的初始化，锁的销毁，上锁和释放锁操作。 1.1 锁的创建 锁可以被动态或静态创建，可以用宏PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER来静态的初始化锁，采用这种方式比较容易理解，互斥锁是pthread_m
https://blog.csdn.net/zy010101/article/details/83869140
我也会在每天忙完后，抽 1 个时间去回答大家的问题，但是不一定每个人我都能回答的到，因为有时候信息太多，可能没有看到你的问题。
对于信号量我们并不陌生。信号量在计算机科学中是一个很容易理解的概念。本质上，信号量就是一个简单的整数，对其进行的操作称为PV操作。进入某段临界代码段就会调用相关信号量的P操作；如果信号量的值大于0，该值会减1，进程继续执行。相反，如果信号量的值等于0，该进程就会等待，直到有其它程序释放该信号量。释放信号量的过程就称为V操作，通过增加信号量的值，唤醒正在等待的进程。
线程同步可以说在日常开发中是用的很多，但对于其内部如何实现的，一般人可能知道的并不多。本篇文章将从如何实现简单的锁开始，介绍linux中的锁实现futex的优点及原理。
对于许多编程语言默认提供的锁，加锁、放锁需要手动进行。手动加锁可以理解（这不废话嘛），但是，手动放锁的时机，总是难以控制。比如：在临界区内，执行过程中，如果程序出错了，在异常处理的过程中，忘记放锁，那么就会造成其他进程无法获得这个锁。传统的做法就是，人工寻找所有可能的异常处理路径，添加放锁的代码。这样做的话，能解决问题，但非常的繁琐，尤其是有多个锁的时候，更加如此。
Linux 内核有非常多的锁机制，如：自旋锁、读写锁、信号量和 RCU 锁等。本文介绍一种和读写锁比较相似的锁机制：顺序锁（seqlock）。
乐观锁是一种乐观思想，即认为读多写少，遇到并发写的可能性低，每次去拿数据的时候都认为 别人不会修改，所以不会上锁，但是在更新的时候会判断一下在此期间别人有没有去更新这个数 据，采取在写时先读出当前版本号，然后加锁操作（比较跟上一次的版本号，如果一样则更新）， 如果失败则要重复读-比较-写的操作。 java 中的乐观锁基本都是通过 CAS 操作实现的，CAS 是一种更新的原子操作，比较当前值跟传入 值是否一样，一样则更新，否则失败。
除了原子操作，中断屏蔽，自旋锁以及自旋锁的衍生锁之外，在Linux内核中还存在着一些其他同步互斥的手段。
在MySQL种，执行show engine innodb status \G 经常会看到里面有spin lock 及mutex的情况。我们有必要了解下这些知识。
实时分为硬实时和软实时，硬实时要求绝对保证响应时间不超过期限，如果超过期限，会造成灾难性的后果，例如汽车在发生碰撞事故时必须快速展开安全气囊；软实时只需尽力使响应时间不超过期限，如果偶尔超过期限，不会造成灾难性的后果.
相信需要了解这方面的知识的小伙伴，已经基本对进程间通信和线程间通信有了一定了解。例如，进程间通信的机制之一：共享内存（在这里不做详解）：多个进程可同时访问同一块内存。如果不对访问这块内存的临界区进行互斥或者同步，那么进程的运行很可能出现一些不可预知的错误和结果。
自旋锁是SMP中经常使用到的一个锁。所谓的smp，就是对称多处理器的意思。在工业用的pcb板上面，特别是服务器上面，一个pcb板有多个cpu是很正常的事情。这些cpu相互之间是独立运行的，每一个cpu均有自己的调度队列。然而，这些cpu在内存空间上是共享的。举个例子说，假设有一个数据value = 10，那么这个数据可以被所有的cpu访问。这就是共享内存的本质意义。
何为同步？JVM规范规定JVM基于进入和退出Monitor对象来实现方法同步和代码块同步，但两者的实现细节不一样。代码块同步是使用monitorenter和monitorexit指令实现，而方法同步是使用另外一种方式实现的，细节在JVM规范里并没有详细说明，但是方法的同步同样可以使用这两个指令来实现。monitorenter指令是在编译后插入到同步代码块的开始位置，而monitorexit是插入到方法结束处和异常处， JVM要保证每个monitorenter必须有对应的monitorexit与之配对。任何对
因为现代操作系统是多处理器计算的架构，必然更容易遇到多个进程，多个线程访问共享数据的情况，如下图所示：
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