15、Linux内核同步机制与中断处理详解

Linux内核同步机制与中断处理详解

1. 同步机制的重要性与影响

在多线程或多进程环境中，同步机制对于确保数据的一致性和程序的正确性至关重要。以一个具体的实验为例，执行带有同步机制的操作时，4个线程各进行10000000次增量操作，最终得到预期的结果40000000，耗时10.10秒。而移除同步机制后，执行时间大幅减少至0.53秒，但最终结果仅为20370339，约为预期值的50%。这清晰地展示了同步机制的两个关键影响：
- 缺乏同步导致错误 ：任何可能修改数据的并行访问，如果没有同步机制，都会引发严重错误。
- 同步操作成本高 ：正确使用同步机制可能会显著增加执行时间，不过这也为优化提供了空间。

2. 常见的同步机制

2.1 自旋锁（spinlock_t）

自旋锁适用于以下两种情况：一是执行上下文不允许进入阻塞状态（如中断上下文）；二是需要短时间的无上下文切换的锁定。自旋锁是一种二进制锁，通过在空循环中主动等待锁的释放来实现同步。

以下是自旋锁的相关操作：
- 初始化 ：
- 静态初始化： DEFINE_SPINLOCK(lock);
- 动态初始化： void spin_lock_init(spinlock_t *sl);
- 主要操作 ：
- 加锁： spin_lock (spinlock_t *sl);
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