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 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，...（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
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。
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
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。
今天，我们了解一下内核同步的最后一种方法，关闭中断。这是一种简单粗暴的方式，但行之有效。 1 禁止中断 作为嵌入式软件开发人员，对于禁止中断肯定不陌生。...同样，Linux也不会放弃禁止中断这么好的同步机制。它保证内核控制路径可以继续执行，其访问的数据结构不会被中断处理程序破坏。...所以，在多核系统中，内核数据结构的保护一般是禁止中断搭配自旋锁一起使用。...当内核代码进入临界代码段时，通过清除eflags寄存器中的IF标志实现禁止中断，从而保护临界代码段。但是，当内核离开临界代码段的时候，内核是否该恢复之前的IF标志呢？还是不做任何处理？...但是，事情不会那么简单，有时候，内核需要只禁止可延时函数，而不禁止中断。那怎么实现呢？
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。...为了弄清楚什么事同步机制，必需要弄明确下面三个问题： 什么是相互排斥与同步？ 为什么须要同步机制？ Linux内核提供哪些方法用于实现相互排斥与同步的机制？ 1、什么是相互排斥与同步？...为了确保系统高效稳定有序地运行，linux必需要採用同步机制。 3、Linux内核提供了哪些同步机制？ 在学习linux内核同步机制之前。...如前所述可知：採用同步机制的目的就是避免多个进程并发并发訪问同一临界资源。 一、概述 近期深入的学习了 Linux 内核同步机制，将相关内容整理于此，既是一次梳理，也是一个分享，希望能帮助到读者一二。...常用的 Linux 内核同步机制有原子操作、Per-CPU 变量、内存屏障、自旋锁、Mutex 锁、信号量和 RCU 等，后面几种锁实现会依赖于前三种基础同步机制。
1 内核数据的同步访问 前面，我们学习了这么多内核同步技术。那我们该怎么选择呢？选择不同的内核同步技术，可能对系统的性能影响很大。根据经验，基本可以遵守这么一条准则：尽可能高地保证系统的并发性。...那是因为，Linux内核提供的操作函数API已经封装了内存屏障原语。所以，大部分时候我们不需要关心它。...通常来讲，具体选择哪种加锁机制，取决于访问数据的是哪种内核控制路径，如下表所示。...但是，这样的机制也就固化了其处理行为，因为是预先定义好的。也就是说，用户无法根据自己的需要，设计自定义的软中断处理程序了。这怎么能行呢？于是，Linux在此基础上又提出了另一个概念，tasklet。...单核系统，通过上面的分析，不论是哪种机制访问数据结构，都不会产生竞态条件。因为它不会被其它可延时函数中断。也就无需使用同步了。 相反，多核系统就可能发生并发访问所带来的竞态问题。
1 Completion机制的工作原理 内核编程中的一个常见模式就是在当前进程中，再去启动另外一个活动，比如创建新的内核线程或用户进程、向已存在的进程发起请求、再或者操作某些硬件。...针对这些情况，内核当然可以尝试使用信号量同步两个任务，代码如下所示： struct semaphore sem; init_MUTEX_LOCKED(&sem); start_external_task...针对上面的情况，Linux内核从2.4.7版本开始，引入了另外一种同步技术：completion机制。...2 Completion机制的数据结构 completion同步原语的数据结构如下代码所示： struct completion { unsigned int done; wait_queue_head_t...completion机制的一个典型应用就是，在模块exit的时候，终止内核线程。在一些典型的例子中，驱动程序的内部工作是在内核线程中使用while(1)循环中实现的。
先来看下IDR的作用：IDR主要实现ID与数据结构的绑定。刚开始看的时候感觉到有点懵，什么叫“ID与数据结构的绑定”？举一个例子大家就会明白了：在IPC通信的时...
(1)什么是内核同步 所谓的内核同步就是对共享资源进行保护，防止并发访问。...(3)加锁 当涉及到对数据结构的操作时，比如对链表的处理时， 就不可能仅通过原子指令来保证同步，此时，需要一种锁机制。 程序中的锁机制就像日常生活中的门锁，门后的房间就是临界区。...linux实现了几种不同的锁机制， 各种锁机制之间的区别主要在于当锁被争用时的行为： 一些锁被争用时会简单地进行忙等待(spinlock) 一些锁会使当前任务睡眠直到锁可用为止(semaphore) (...这种情况就需要更复杂的同步方法--锁来提供保护。 linux内核中最常见的锁是自旋锁(spin lock)。 自旋锁最多只能被一个可执行线程持有，等待锁的进程采用忙循环等待(只针对smp)。...#include struct rw_semaphore; (9)completion机制 在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
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，因此内核其实像多进程多线程编程一样也需要一些同步机制来同步各执行单元对共享数据的访问，尤其是在多处理器系统上，更需要一些同步机制来同步不同处理器上的执行单元对共享的数据的访问...在主流的Linux内核中包含了如下这些同步机制包括： 原子操作 信号量（semaphore） 读写信号量（rw_semaphore） Spinlock Mutex BKL(Big Kernel Lock...三、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，但是它不可能在内核之外使用，因此它与System V的IPC机制信号量完全不同...信号量是这样一种同步机制：信号量在创建时设置一个初始值count，用于表示当前可用的资源数。...四、互斥锁（Mutex） Linux 内核互斥锁是非常常用的同步机制，互斥锁是这样一种同步机制：在互斥锁中同时只能有一个任务可以访问该锁保护的共享资源，且释放锁和获得锁的调用方必须一致。
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...常见的同步机制包括信号量、条件变量和屏障等。 设计原理 原子操作： 原子操作是不可分割的操作，要么全部执行，要么都不执行。在同步中，原子操作是确保线程或进程安全执行的基本要素。...条件等待： 同步机制通常需要支持条件等待，即一个线程或进程在某个条件满足前等待，而其他线程或进程在条件满足时通知等待的线程继续执行。...在 Linux 中，自旋锁通常通过 spin_lock 和 spin_unlock 进行操作。 以上是在 Linux 中实现同步和互斥的一些常见机制。...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。
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。...），读者没有任何同步开销，而写者的同步开销则取决于使用的写者间同步机制。...RCU 临界区管理 之前的同步机制中，均是利用锁或原子操作实现的，一个锁管理一个临界区，并通过加锁解锁控制进程进入或者离开临界区。...然而RCU并不基于锁机制实现，RCU字段是耦合在进程描述符和CPU变量中的，是一种与系统强耦合的同步机制，RCU负责管理进程内所有的临界区，进程通过调用rcu_read_lock与rcu_read_unlock...但是现在的linux 内核版本中提供了可抢占的版本，只是对抢占深度做了把控。 RCU Synchronize 可是RCU是如何获知所有读者已经离开临界区？
Linux多进程访问共享资源时，需要按下列步骤进行操作： (1)检测控制这个资源的信号量的值。 (2)如果信号量是正数，就可以使用这个资源。进程将信号量的值“减 1”，表示当前进程占用了一份资源。...四，信号量的分类： 信号量按照使用场景分为 ：二值信号量和计数信号量： 二值信号量：指初始值为 1 的信号量，此类信号量只有 1 和 0 两个值，通常用来代替锁机制实现线程同步， 在一个时刻仅允许有一个资源持有者...pthread_create(&smk_1, 0, smoker, 1); pthread_create(&smk_2, 0, smoker, 2); while(1); } Linux
#include 1....EXPORT_SYMBOL(函数名/变量的地址) //把函数/或者变量的地址导出到内核的符号表中 EXPORT_SYMBOL_GPL(函数名) /////////// /proc/kallsyms 查看当前系统的符号表
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