本文讲述了Linux中RCU（Read-Copy-Update）机制在内存管理中的重要作用，以及如何在Linux内核中实现和管理RCU。在Linux内核中，RCU用于在多个进程共享相同内存空间时，保证这些进程之间的数据一致性。本文首先介绍了RCU的基本原理，然后逐步深入介绍了Linux内核中RCU的实现细节。最后，通过一个具体的例子，展示了如何在Linux内核中实现一个简单的RCU。
如果需要多个进程合作来完成某个任务，那个可能会存在资源争用或者其他一些意想不到的问题，这个时候，就需要通过实现进程同步来防止问题的产生。
上面讲的自旋锁，信号量和互斥锁的实现，都是使用了原子操作指令。由于原子操作会 lock，当线程在多个 CPU 上争抢进入临界区的时候，都会操作那个在多个 CPU 之间共享的数据 lock。CPU 0 操作了 lock，为了数据的一致性，CPU 0 的操作会导致其他 CPU 的 L1 中的 lock 变成 invalid，在随后的来自其他 CPU 对 lock 的访问会导致 L1 cache miss（更准确的说是communication cache miss），必须从下一个 level 的 cache 中获取。
如果要使用 " 内存屏障 " , 如 : 禁止 内核 抢占 " 方法保护临界区 " :
实时系统要求对事件的响应时间不能超过规定的期限，响应时间是指从某个事件发生到负责处理这个事件的进程处理完成的时间间隔，最大响应时间应该是确定的、可以预测的。
在有了强大的spin lock之后，为何还会有rw spin lock呢？无他，仅仅是为了增加内核的并发，从而增加性能而已。spin lock严格的限制只有一个thread可以进入临界区，但是实际中，有些对共享资源的访问可以严格区分读和写的，这时候，其实多个读的thread进入临界区是OK的，使用spin lock则限制一个读thread进入，从而导致性能的下降。
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。
用于进程间传递信号的一个整数值。在信号量上只有三种操作可以进行：初始化，P操作和V操作，这三种操作都是原子操作。
阅读前面的文章，我们已经知道了进程是操作系统对正在运行的程序的抽象。现代操作系统中，进程通常需要和其他进程进行通信。我们称之为进程间通信 问题。又叫做IPC（Inter Process Communication） 问题。IPC主要解决以下3个问题：
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。
Read-copy update (RCU) 是一种 2002 年 10 月被引入到内核当中的同步机制。通过允许在更新的同时读数据，RCU 提高了同步机制的可伸缩性（scalability）。相对于传统的在并发线程间不区分是读者还是写者的简单互斥性锁机制，或者是哪些允许并发读但同时不 允许写的读写锁，RCU 支持同时一个更新线程和多个读线程的并发。RCU 通过保存对象的多个副本来保障读操作的连续性，并保证在预定的读方临界区没有完成之前不会释放这个对象。RCU定义并使用高效、可伸缩的机制来发布并读取 对象的新版本，并延长旧版本们的寿命。这些机制将工作分发到了读和更新路径上，以保证读路径可以极快地运行。在某些场合（非抢占内核），RCU 的读方没有任何性能负担。
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.
在 Linux 系统中，当多个线程并行执行时，如果需要访问同一个资源，那么在访问资源的地方，需要使用操作系统为我们提供的同步原语来进行保护。同步原语包括：互斥锁、条件变量、信号量等，被保护的代码称作“临界区”。
本文简介本文介绍Linux RCU的基本概念。这不是一篇单独的文章，这是《谢宝友：深入理解Linux RCU》系列的第3篇，前序文章：谢宝友： 深入理解Linux RCU之一——从硬件说起= 谢宝友：
原子变量适用在多核之间多单一共享变量进行互斥访问，如果要保护多个变量，并且这些变量之间有逻辑关系时，原子变量就不适用了。例如：常见的双向链表。假设有三个链表节点Ａ、Ｂ、Ｃ。需要将节点Ｂ插入节点Ａ、Ｃ之间。如果ＣＰＵ Ａ刚好将Ａ节点的后向指针指向Ｂ，但是还没有将Ｂ的后向指针指向Ｃ。此时ＣＰＵ Ｂ要遍历链表，这将会一个灾难性的后果。
操作系统中存在多个进程并发访问和操作同一个数据，并且执行结果和进程执行的特定顺序有关，称为：竞争条件。为了防止竞争条件发生，我们需要确保一段时间内只有一个进程能操作这个数据。为了实现这个保证，进程之间必须要同步。
（1）直接： 相互制约关系源于进程合作，表现为： 进程—进程 （同步：合作完成任务的关系！） 为完成同一个任务的诸进程间，因需要协调它们的工作而相互等待、相互交换信息所产生的直接制约关系。 这种制约主要源于进程间的合作。 发生在相关进程之间 eg:
但进程的异步性在有些情况下可能会影响程序的正常运行，以上图的管道通信为例，进程1负责写入数据，进程2负责读取数据，只有进程1将管道数据填满后进程2才能成功取到数据，但两个进程并发执行，无法确定读写数据操作的先后顺序，而实际情况又要求必须先写后读的方式执行，此时就需要通过进程同步解决相关问题
本文介绍使用Windbg去验证《DllMain中不当操作导致死锁问题的分析--导致DllMain中死锁的关键隐藏因子》中的结论，调试对象是文中刚开始那个例子。（转载请指明出于breaksoftware的csdn博客）
这两天看进程的同步与通信，看了几本书上的介绍，也从网上搜了很多资料，越看越迷惑，被这几个问题搞得很纠结。
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）。
在并发编程中，为了保证数据的一致性和完整性，需要使用特定的机制来控制多个线程对共享资源的访问。这里主要介绍几个相关的概念：线程的同步和互斥、临界区、临界资源、信号量、以及PV操作。
进程是需要频繁的和其他进程进行交流的。例如，在一个 shell 管道中，第一个进程的输出必须传递给第二个进程，这样沿着管道进行下去。因此，进程之间如果需要通信的话，必须要使用一种良好的数据结构以至于不能被中断。下面我们会一起讨论有关 进程间通信(Inter Process Communication, IPC) 的问题。
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
c#信号量Semaphore只允许有限数量的线程进入临界区。信号量主要用于资源有限，我们必须限制使用线程的数量的场景。
前几篇文章一直没有在源码级证明：DllMain在收到DLL_PROCESS_ATTACH和DLL_PROCESS_DETACH时会进入临界区。这个论证非常重要，因为它是使其他线程不能进入临界区从而导致死锁的关键。我构造了在DLL被映射到进程地址空间的场景，请看死锁时加载DLL的线程的堆栈（转载请指明出于breaksoftware的csdn博客）
前面学习了spin_lock可以知道，spin_lock对于临界区是不做区分的。而读写锁是对临界区做读写区分，并且度进程进入临界区的几率比较大，因为写进程进入时需要等待读进程退出临界区。而有没有一种方法，可以保护写进程的优先权，使得写进程可以更快的获得锁？ 答案是有的，就是顺序锁。
上一篇文章我们解剖了进程和线程的本质，进程和线程的实现方式，这篇文章我们来探讨它们是如何通信的，进程告诉我说线程不想活了，我不管它死活，我只想知道我是谁？进程是怎么告诉我的？进程的出现和线程的死亡和我有必然联系吗？文章为你揭露哟上一篇文章我们解剖了进程和线程的本质，进程和线程的实现方式，这篇文章我们来探讨它们是如何通信的，进程告诉我说线程不想活了，我不管它死活，我是谁？进程是怎么告诉我的？进程的出现和线程的死亡和我有必然联系吗？文章为你揭露哟...
嵌入并发，意味着多线程或者多任务，基本上都是使用了系统，linux系统或RTOS系统之类的实现。RTOS系统里任务的调度主要有抢占式和时间片调度两种，具体的区别这里就不详细说明了。此篇章包含了并发的一些术语，如并发性，临界性，资源，死锁等的概念。最好是详细阅读RTOS系统的书籍。
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。
为了使并发执行的诸进程之间能有效地共享资源和相互合作，从而使程序的执行具有可再现性，必须提供进程同步机制。
如果一个进程的执行不影响其他进程的执行，且与其他进程的进展情况无关，即它们是各自独立的，则说这些并发进程的相互之间是无关的。无关的并发进程一定没有共享的变量。
不确定性和不可重现意味着bug可能是间歇性发生的 进程,线程;计算机,设备需要合作
函数原型:int semop(int semid, struct sembuf *sops, unsigned nsops);
进程同步：在多道程序环境下，进程是并发执行的，不同进程之间存在着不同的相互制约关系。
我们可以把内核想象成一个服务器，专门响应各种请求。这些请求可以是CPU上正在运行的进程发起的请求，也可以是外部的设备发起的中断请求。所以说，内核并不是串行运行，而是交错执行。既然是交错执行，就会产生竞态条件，我们可以采用同步技术消除这种竞态条件。
由于共享资源的访问存在于任务与任务之间、任务与中断ISR之间；那么，只需要防止任务在访问共享资源时，切换至其它任务或防止中断发生即可。
VOIDInitializeCriticalSection(LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection ) 创建临界区
用pthread_create创建一个线程，产生的线程ID存放在第一个参数之中，该线程ID和内核中的LWP不是一回事。pthread_create函数第一个参数指向一块虚拟内存单元，该内存单元的地址就是新创建线程ID，这个ID是线程库的范畴，而内核中LWP是进程调度的范畴，轻量级进程是OS调度的最小单位，需要一个数值来唯一标识该线程。 Linux并不提供真正的线程，只提供了LWP，但是程序员不关注LWP，只关注线程。因此，OS在OS与应用程序之间设计了一个原生线程库——pthread库。系统保存LWP，原生线程库可能存在多个线程，别人可以同时使用。OS只需要对内核执行流LWP进行管理，而提供给用户使用的线程接口等其他数据需要线程库自己来管理，线程库对线程的管理：先描述，再组织。 线程库实际上是一个动态库：
在Windows平台下创建多线程有两种方式，读者可以使用CreateThread函数，或者使用beginthreadex函数均可，两者虽然都可以用于创建多线程环境，但还是存在一些差异的，首先CreateThread函数它是Win32 API的一部分，而_beginthreadex是C/C++运行库的一部分，在参数返回值类型方面，CreateThread返回线程句柄，而_beginthreadex返回线程ID，当然这两者在使用上并没有太大的差异，但为了代码更加通用笔者推荐使用后者，因为后者与平台无关性更容易实现跨平台需求。
初学者在使用 多线程 并发执行任务时一定会遇到 并发访问的问题，最直观的感受就是每次运行得出的结果值大概率不一致，这种执行结果不一致的现象是非常致命，因为它具有随机性，即结果可能是对的，也可能是错的，无法可靠的完成任务，类似物理学神兽 薛定谔的猫
在上一部分，我们讨论了最基本常见的几类同步机制，这一部分我们将讨论相对复杂的几种同步机制，尤其是读写信号量和RCU，在操作系统内核中有相当广泛的应用。
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我们假定有两个线程来分别从银行卡和存折进行取款操作，当A线程执行完判断语句后，获得了当前账户中的余额数（1000元），因为余额大于取款金额，所以准备执行取钱操作（从账户中减去1000元），但此时它被线程B打断，然后，线程B根据余额（1000），从中取出1000元，然后，将账户里面的余额减去1000元，然后，返回执行线程A的动作，这个线程将从上次中断的地方开始执行：也就是说，它将不再判断账户中的余额，而是直接将上次中断之前获得的余额减去1000。此时，经过两次的取款操作，账户中的余额为100元，从账面上来看，银行支出了1000元，但实际上，银行支出了2000元。
进程具有异步性的特征。异步性是指，各并发执行的进程以各自独立的、不可预知的速度向前推进。
这是java高并发系列第2篇文章，一个月，咱们一起啃下java高并发，欢迎留言打卡，一起坚持一个月，拿下java高并发。
编写程序不容易，编写多线程的程序更不容易。相信编写过多线程的程序都应该有这样的一个痛苦过程，什么样的情况呢？朋友们应该看一下代码就明白了，
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