下面是同步和互斥的设计原理以及在 Linux 中的实现方式： unsetunset同步（Synchronization）unsetunset 同步是指协调多个执行线程或进程的执行，以确保它们按照一定的顺序执行或在特定的条件下等待...unsetunset互斥（Mutex）unsetunset 互斥是一种用于确保共享资源互斥访问的机制。在多线程或多进程环境中，互斥锁是最常见的互斥机制。...以上是在 Linux 中实现同步和互斥的一些常见机制。具体的选择取决于应用的需求，以及对性能和可维护性的权衡。...在下面的示例代码中，我将展示使用互斥锁（Mutex）和条件变量（Condition Variable）来实现简单的同步机制。这里使用了 POSIX 线程库的相关函数。...请注意，实际应用中的同步和互斥可能更加复杂，具体的设计取决于应用的需求。 下面是一个简单的示例代码，演示了如何使用 Linux 中的 pthread_mutex_t 来实现互斥锁。
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 原子操作 – 内核中类似于AtomicXXX，位于... 自旋锁 – 内核中通过汇编支持的cas，位于 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，...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 读-写信号量 – downread upread downwrite upwrite （多个写，可以分段写，比较少用）(分段锁） 互斥体...（早期，现在已经不用） 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
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...3、信号量（semaphore） Linux内核的信号量在概念和原理上与用户态的System V的IPC机制信号量是一样的，但是它绝不可能在内核之外使用，因此它与System V的IPC机制信号量毫不相干...如果被保护的共享资源只在进程上下文和tasklet或timer上下文访问，那么应该使用与上面情况相同的获得和释放锁的宏，因为tasklet(linux中断处理机制中的软中断延迟机制)和timer是用软中断实现的
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。...理想的同步机制应该是没有锁冲突时在用户态利用原子指令就解决问题，而需要挂起等待时再使用内核提供的系统调用进行睡眠与唤醒。...为了解决上述问题，linux内核引入了futex机制，futex主要包括等待和唤醒两个方法：futex_wait和futex_wake，其定义如下 //uaddr指向一个地址，val代表这个地址期待的值...本文将深入分析futex的实现，让读者对于锁的最底层实现方式有直观认识，再结合之前的两篇文章（关于同步的一点思考-上和关于同步的一点思考-下）能对操作系统的同步机制有个全面的理解。...End Java中的ReentrantLock,Object.wait和Thread.sleep等等底层都是用futex进行线程同步，理解futex的实现能帮助你更好的理解与使用这些上层的同步机制。
Linux内核同步机制之completion 内核编程中常见的一种模式是，在当前线程之外初始化某个活动，然后等待该活动的结束。...这个活动可能是，创建一个新的内核线程或者新的用户空间进程、对一个已有进程的某个请求，或者某种类型的硬件动作，等等。在这种情况下，我们可以使用信号量来同步这两个任务。...然而，内核中提供了另外一种机制——completion接口。Completion是一种轻量级的机制，他允许一个线程告诉另一个线程某个工作已经完成。...内核也是这样做的。...linux/kernel.h> #include #include #include MODULE_LICENSE
内核中的同步与互斥的实现，需要先了解一下内联汇编：在C函数中使用汇编代码。...在这个过程中，A、B是互斥地访问“厕所”，“厕所”被称之为临界资源。我们使用了“休眠-唤醒”的同步机制实现了“临界资源”的“互斥访问”。...感谢这篇文章： Linux内核同步机制之（四）：spin lock wowotech真是一个神奇的网站，里面Linux文章的作者统一标为“linuxer”，牛！...深入分析_linux_spinlock_实现机制 深入分析Linux自旋锁 Linux内核同步机制之（四）：spin lock 1.6 信号量semaphore的实现 1.6.1 semaphore的内核结构体...现在我们讲的信号量是一种同步、互斥机制。
Linux互斥与同步 零、前言 一、Linux线程互斥 1、基本概念及引入 2、互斥量mutex介绍 3、互斥量的使用 4、互斥量原理 二、可重入/线程安全 1、基本概念 2、线程安全 3、重入函数 4...、联系与区别 三、常见锁概念 四、Linux线程同步 1、基本概念 2、条件变量的使用 3、条件变量等待 4、条件变量使用规范 五、POSIX信号量 1、信号量概念及介绍 2、信号量的使用 零、前言...本章主要讲解学习Linux中对多线程的执行中的同步与互斥 一、Linux线程互斥 1、基本概念及引入 互斥相关概念： 临界资源：多线程执行流共享的资源就叫做临界资源 临界区：每个线程内部，...访问临界资源的代码，就叫做临界区 互斥：任何时刻，互斥保证有且只有一个执行流进入临界区，访问临界资源，通常对临界资源起保护作用 原子性：不会被任何调度机制打断的操作，该操作只有两态，要么完成...，当访问离开就进行释放信号量（类似一个访问预定机制） 一般来说我们是将临界资源作为一个整体看待，所以需要使用互斥锁让同一时刻只能有一个执行流进行访问临界资源；实际对于临界资源我们可以选择分割为多个区域
在多CPU体系结构中，运行在两个CPU上的两个内核控制路径同时并行执行上面操作序列，有可能发生下面的场景： ?...二、对策 对于那些有多个内核控制路径进行read-modify-write的变量，内核提供了一个特殊的类型atomic_t，具体定义如下： ?...三、ARM中的实现 我们以atomic_add为例，描述linux kernel中原子操作的具体代码实现细节： ?...ldr和str这两条指令大家都是非常的熟悉了，后缀的ex表示Exclusive，是ARMv7提供的为了实现同步的汇编指令。..."Linux阅码场"是专业的Linux及系统软件技术交流社区，企业和Linux人才的连接枢纽。
所有需要进行后续的访问控制：同步与互斥！ 先来一些概念： 1.临界资源：凡是被线程共享访问的资源都是临界资源。比如说打印数据到显示器，显示器就是一个临界资源。...方法同步和互斥。 4.互斥：在任意时刻，只允许一个执行流访问某段代码（访问某部分资源），称之为互斥。...6.同步：一般而言，让访问临界资源的过程在安全的前提下（这个前提一般是互斥和原子性），让访问资源的执行流具有一定的顺序性！...互斥量接口 首先定义一个互斥量： 互斥变量使用特定的数据类型:pthread_mutex_t。 pthread_mutex_t mtx; 初始化互斥量 初始化互斥量有两种方法： ①静态分配。...2.发起函数调用时，其他线程已经锁定互斥量，或者存在其他线程同时申请互斥量，但没有竞争到互斥量，那么pthread_ lock调用会陷入阻塞(执行流被挂起)，等待互斥量解锁。
有感于最近在知乎看到了两个问题，分享一下对内核系统调用的实现和互斥机制的认识。...互斥机制 但是因为在多核的情况下，多个CPU上会执行多个线程，如果多个线程同时请求内核访问同一个内核数据结构，那么就会引起竞态情况。所以内核需要实现访问资源的互斥机制。...，对内存进行互斥访问，下面是i386原子操作的实现。...如果在抢占式模式下并且支持在执行系统调用时被抢占，那么还是需要互斥和原子机制的，总而言之，存在竞态情况的，都需要保证共享数据的互斥访问。...内核实现的功能虽然没有使用多线程，但是通常底层是多核，上层是使用多进程/多线程的，所以内核为了保证互斥访问共享数据，需要实现一些原子操作和互斥机制。
原子变量 Linux源码中定义了一个类型为atomic_t的原子变量。
解决 饥饿问题 ---- 原生线程库 中提供了 条件变量 这种方式来实现 线程同步 逻辑链：通过条件变量 -> 实现线程同步 -> 解决饥饿问题 条件变量：当一个线程互斥的访问某个变量时，它可能发现在其他线程改变状态之前...Linux多线程【线程互斥与同步】的全部内容了，在本文中，我们首先认识到了多线程并发访问而导致的数据不一致问题，并通过多线程抢票这一个实例验证了现象；然后着重学习了互斥锁相关知识，包括互斥锁的概念、操作...、原理，以及多线程与互斥锁的封装；最后简单学习了线程同步相关内容，重点在于对条件变量的理解及使用。...至于互斥锁+条件变量的实战：生产者消费者模型将会在下一篇文章中完成 ---- 相关文章推荐 Linux多线程 =====:> 【初始多线程】、【线程控制】 Linux进程信号...】、【vim】、Linux 权限理解和学习、听说Linux基础指令很多？
作者：郭健 出处：wowotech 前文：Linux内核同步机制之（一）：原子操作 一、源由：为何引入Per-CPU变量？...虽然对性能造成影响，但是系统必须这么做，因为需要维持cache的同步。将一个共享memory变成Per-CPU memory本质上是一个耗费更多memory来解决performance的方法。...目前的内核的做法是在访问Per-CPU变量的时候disable preemptive，虽然没有能够完全避免使用锁的机制（disable preemptive也是一种锁的机制），但毫无疑问，这是一种代价比较小的锁...在include/linux/percpu.h文件中，定义了内核其他模块要使用per cpu机制使用的接口API以及相关数据结构的定义。..."Linux阅码场"是专业的Linux及系统软件技术交流社区，企业和Linux人才的连接枢纽。
无他，仅仅是为了增加内核的并发，从而增加性能而已。...需要说明的是Linux内核同步机制之（四）：spin lock是本文的基础，请先阅读该文档以便保证阅读的畅顺。...内核支持多种文件系统类型，例如EXT4，YAFFS2等，每种文件系统都用struct file_system_type来表示。...内核中所有支持的文件系统用一个链表来管理，file_systems指向这个链表的第一个node。...include/linux/rwlock.h。
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。 我们首先了解一下如何向内核请求服务。然后，看一下这些请求如何实现同步。Linux内核又是采用了哪些同步技术。...当然了，Linux内核不可能这么简单： 不论是抢占式内核还是非抢占式内核，进程都有可能放弃CPU的使用权而休眠等待某些资源。我们称这类进程切换是有计划的进程切换。...基于这个原因，Linux2.6内核允许用户在编译内核代码的时候，通过配置，可以使能和禁止内核抢占。 4 什么时候需要同步技术？ 我们先了解一下内核进程的竞态条件和临界区的概念。...通过这些问题，我们掌握内核同步技术，为自己的内核程序设计最好的同步方法。 5 都有哪些同步技术？ 表5-2，列举了Linux内核使用的一些同步技术。...表5-2 Linux内核使用的一些同步技术 技术 描述 范围 Per-CPU变量 用于在CPU之间拷贝数据 所有CPU 原子操作 针对计数器的原子RMW指令 所有CPU 内存屏障 避免指令乱序 本地CPU
一.实现同步 同步模板 使用信号量实现同步时，需要将信号量的初值设置为0 semaphore s=0; p1() { p(s); 具体的代码 } p2() { 具体的代码 v(s); } 1...同样也达到了先执行p2后执行p1的同步关系。...二.Linux下信号量实现同步，线程2先执行输出"hello"，线程1后执行输出"world\n"的功能 #include #include #include...互斥模板 互斥是对临界资源的保护 所以互斥只需要在临界区之前和之后分别进行加锁和解锁 需要注意的是，用信号量充当互斥锁实现互斥的时候，信号量的初值应设置为1，表示 临界资源的个数为1....四.使用Linux信号量实现互斥 #include #include #include #include
信号量机制实现进程互斥 2. 信号量机制实现进程同步 3. 信号量机制实现前驱关系 知识回顾与重要考点 知识总览 1. 信号量机制实现进程互斥 2. 信号量机制实现进程同步 3....信号量机制实现前驱关系 知识回顾与重要考点
要想一个系统不崩溃，性能还得好，同步技术是非常关键的。但是，完全避免竞态条件几乎是难于上青天。因为它要求对内核各个功能模块之间的交互得有一个清晰深刻的理解。...下面我们看一下Linux内核中一些具体保护数据访问的示例，加深对其理解，甚至可以在自己的内核设计上借鉴一下。...当内核中某个程序访问该资源的时候，计数器加1，当内核程序释放资源，计数器减1。当计数器的值为0时，它就可以被释放了。...2 大内核锁 关于这部分请参阅网友universus写的这篇文章-大内核锁将何去何从。我觉得写得还是非常详细的。...4 Slab Cache列表信号量 slab是一种Linux内核内存分配算法，slab分配算法采用cache存储内核对象。这些对象的描述符使用一个列表进行管理。
lock_guard lock_guard是一个互斥量包装程序，它提供了一种方便的RAII（Resource acquisition is initialization ）风格的机制来在作用域块的持续时间内拥有一个互斥量...互斥量通过控制对数据的访问实现了同步，而条件变量允许根据实际的数据值来实现同步。 没有条件变量，程序员就必须使用线程去轮询（可能在临界区），查看条件是否满足。这样比较消耗资源，因为线程连续繁忙工作。...这些线程将重新锁定互斥锁并重新测试条件是否满足。一般说来，条件变量被用来进行线程间的同步。...2）计算机实现的最小粒度的同步机制并不是信号量，而是spinlock（自旋锁）一类的东西，因此，与其说spinlock可以基于信号量来实现，不如说，信号量本身就是靠spinlock实现的。...6）综上所述，信号量只能模拟锁，但不能模拟同步机制，同步机制需要锁+内存屏障，现成的锁往往自带内存屏障，所以内存屏障对于编程者而言是透明的，而许多编程者不知道这一点，试图用信号量模拟锁，这样一来程序就会
Linux并不提供真正的线程，只提供了LWP，但是程序员用户不管LWP，只要线程。...---- 三、Linux线程互斥 互斥相关概念 临界资源：多个执行流进行安全访问的共享资源就叫临界资源 临界区：多个执行流进行访问临界资源的代码就是临界区 互斥： 任何时刻，互斥保证有且只有一个执行流进入临界区...原子性： 不会被任何调度机制打断的操作，该操作只有两态，要么不做，要么做完，这就是原子性。 现在先简单理解原子性：一个资源进行的操作如果只用一条汇编语句就能完成，就是原子性的，反之不是原子的。...实际上就是需要一把锁，Linux提供的这把锁就叫互斥量，如果一个线程持有锁，那么其他的线程就无法进来访问了。...线程同步：在保证数据安全的前提下，让线程能够按照某种特定的顺序访问临界资源，从而有效避免饥饿问题，叫做同步 条件变量 当一个线程互斥地访问某个变量时，它可能发现在其他线程改变状态之前，它什么也做不了
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