linux內核中,高效處理并發訪問至關重要。本文概述幾種關鍵的同步機制:
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互斥鎖 (Mutexes): 確保同一時刻只有一個線程訪問共享資源。內核函數 mutex_lock() 和 mutex_unlock() 分別用于獲取和釋放鎖。
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自旋鎖 (Spinlocks): 線程嘗試獲取鎖時,若鎖被占用,則持續輪詢,而非休眠。適用于臨界區極短的情況,避免上下文切換開銷。內核函數 spin_lock() 和 spin_unlock() 用于操作自旋鎖。
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讀寫鎖 (Read-Write Locks): 允許多個線程同時讀取,但僅允許一個線程寫入。適用于讀操作遠多于寫操作的場景。內核提供 rwlock_read_lock()、rwlock_read_unlock()、rwlock_write_lock() 和 rwlock_write_unlock() 函數。
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原子操作 (Atomic Operations): 不可中斷的操作,保證多線程環境下共享變量訪問安全。內核提供多種原子操作函數,例如 atomic_inc()、atomic_dec()、atomic_add() 等。
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內存屏障 (Memory Barriers): 確保內存操作順序性,防止編譯器和處理器亂序執行,從而保證數據一致性,尤其在多核處理器系統中。
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信號量 (Semaphores): 計數器,控制多個線程對共享資源的訪問。可以是二進制的(類似互斥鎖)或計數型的(允許多個線程同時訪問)。內核函數 down() 和 up() 用于操作信號量。
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RCU (Read-copy-Update): 適用于讀多寫少的場景。讀者無需加鎖即可訪問共享數據,寫者通過數據復制和更新避免鎖競爭。在內核網絡協議棧和文件系統中廣泛應用。
選擇合適的同步機制取決于具體的應用場景和需求。開發者需謹慎處理,避免死鎖和活鎖等問題,確保系統穩定性和性能。