linux内核 同步

锁

linux本身实现了集中锁机制，各种锁机制之间的差别是，当锁已经被其他线程持有的时候，一些锁使用自旋的方式来等待，另外一些锁会当当前线程改变为睡眠状态然后等待被唤醒。

锁的争用

如果一个锁处于高度争用状态，那么这个锁会成为系统的瓶颈，严重降低系统性能。

伸缩性

作者在树上说是扩展性，或者翻译的问题，我理解为伸缩性更加贴切。把锁的粒度（在什么层面建立锁）细化，可以提供系统的伸缩性，也就是说增加处理器或者内存带来的性能提升更高

原子操作

linux原子操作包含对int和bit两种的原子操作。操作依赖于底层处理器对原子操作的支持。针对bit和int，基本现在大部分处理器都是支持这些常见的原子操作的：

• 原子的读取和设置数值
• 原子的加i并返回结果

自旋锁

我的理解：自旋锁应该是通过不断的CAS机器指令来实现的。

自旋锁的作用：适用于不会短时间持有的锁。

因为使用睡眠锁，将会导致两次上下文切换（一次切换出去，一次切换进来），如果锁的持有时间很短，上下文切换带来的浪费还不如使用自旋锁。

信号量

linux中的信号量是一种睡眠锁。

如果一个任务视图获取一个被其他任务持有的睡眠锁，那么这个锁将会被推进等待队列，然后让其睡眠。当持有的信号量被释放后，处于等待队列的任务将被唤醒，

计数信号量和二值信号量

二值信号量就是计数为2的信号量。可以理解为二值信号量就是普通的互斥睡眠锁（相对应与自旋锁）。

信号量的实现：

信号量内部维护一个原子int类型，初始化的时候将这个int类型设置为信号量的计数值。如5。

信号量支持P()，V()操作。P和V是发明信号量的荷兰人的命名。linux中一般叫做down和up。

down就是加锁操作：也就是对原子变量执行--操作并返回结果的操作，如果返回结果<0，那么证明信号量不可用，将当前线程压入这个锁的等待队列。

up也就是释放锁的操作：也就是对原子变量执行++的操作，然后唤醒等待队列中一个或者多个等待的线程。

互斥体

实际上，二值信号量就可以作为互斥的睡眠锁，但是信号量的实现逻辑还不够简单，所以针对这种二值的互斥睡眠锁，linux又发明了互斥体。互斥体的基本原理和二值信号量一致，就是多了一些优化，这里不再赘述。

顺序和屏障

linux提供了三种内存屏障：

rmb()：读屏障，不会发生跨越rmb()的载入（读）操作重排序。

wmb()：写屏障，不会发生跨越wmb()的写操作重排序。

mb():读写屏障，不会发生跨越mb()的读写操作的重排序。

如下：

a=1;

b=2;

rmb();

c=3;

由于rmb()在存在，所以前两句代码不会发生在后一句代码之后。但是不能保证前两句代码发生重排序。