linux内核中,高效处理并发访问至关重要。本文概述几种关键的同步机制:
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互斥锁 (Mutexes): 确保同一时刻只有一个线程访问共享资源。内核函数 mutex_lock() 和 mutex_unlock() 分别用于获取和释放锁。
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自旋锁 (Spinlocks): 线程尝试获取锁时,若锁被占用,则持续轮询,而非休眠。适用于临界区极短的情况,避免上下文切换开销。内核函数 spin_lock() 和 spin_unlock() 用于操作自旋锁。
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读写锁 (Read-Write Locks): 允许多个线程同时读取,但仅允许一个线程写入。适用于读操作远多于写操作的场景。内核提供 rwlock_read_lock()、rwlock_read_unlock()、rwlock_write_lock() 和 rwlock_write_unlock() 函数。
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原子操作 (Atomic Operations): 不可中断的操作,保证多线程环境下共享变量访问安全。内核提供多种原子操作函数,例如 atomic_inc()、atomic_dec()、atomic_add() 等。
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内存屏障 (Memory Barriers): 确保内存操作顺序性,防止编译器和处理器乱序执行,从而保证数据一致性,尤其在多核处理器系统中。
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信号量 (Semaphores): 计数器,控制多个线程对共享资源的访问。可以是二进制的(类似互斥锁)或计数型的(允许多个线程同时访问)。内核函数 down() 和 up() 用于操作信号量。
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RCU (Read-copy-Update): 适用于读多写少的场景。读者无需加锁即可访问共享数据,写者通过数据复制和更新避免锁竞争。在内核网络协议栈和文件系统中广泛应用。
选择合适的同步机制取决于具体的应用场景和需求。开发者需谨慎处理,避免死锁和活锁等问题,确保系统稳定性和性能。