Linux Kernel -- signal 唤醒 Task 欣赏

最新推荐文章于 2025-06-27 18:19:45 发布
最新推荐文章于 2025-06-27 18:19:45 发布
阅读量837 收藏
点赞数
CC 4.0 BY-SA版权
分类专栏： Linux内核 linux驱动 操作系统的实现
本文为博主原创文章，欢迎转载 、传播 !
本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/leesagacious/article/details/80548735
本文介绍了一种有效的处理器间中断实现方式。当目标进程在另一CPU上运行时，通过调用smp_send_reschedule()触发处理器间中断，实现进程调度。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

处理器间中断的一个很好的实现

如果 目标进程正在运行于另外一个CPU上，那么将会调用 smp_send_reschedule() 给该cpu触发处理器间中断
在这里插入图片描述

Linux内核--进程管理(四)进程的核心—task_truct
文艺小少年的博客
01-03 1013
在 Linux 里面，无论是进程，还是线程，到了内核里面，我们统一都叫任务（Task），由一个统一的结构 task_struct 进行管理。这个结构非常复杂，本文将细细分析task_struct结构。主要分析顺序会按照该架构体中的成员变量和函数的作用进行分类
Linux内核调试 - Hung_task机制1 - 源码逻辑
u010971180的博客
03-26 129
【代码】Linux内核调试 - Hung_task机制1 - 源码逻辑。
linux kernel signal机制（X86_64）
chengwenyang的专栏
06-15 2595
1. 概述 应用程序注册信号，信号事件发生后，内核将信号置为pending状态，在中断返回或者系统调用返回时，查看pending的信号，内核在应用程序的栈上构建一个信号处理栈帧，然后通过中断返回或者系统调用返回到用户态，执行信号处理函数。执行信号处理函数之后，再次通过sigreturn系统调用返回到内核，在内核中再次返回到应用程序被中断打断的地方或者系统调用返回的地方接着运行。 如果应用程序没有注册对应的信号处理函数，那么信号发生后，内核按照内核默认的信号处理方式处理该信号，比如访问非法内存地址，发生SI
Linux-0.11 kernel目录进程管理signal.c详解
小x的博客
03-19 860
Linux-0.11 kernel目录进程管理signal.c详解
【HarmonyOS 5】鸿蒙TEE（可信执行环境）详解
最新发布
路漫漫亦无涯
06-27 1036
《HarmonyOS 5鸿蒙TEE可信执行环境解析》 摘要：鸿蒙TEE（可信执行环境）是鸿蒙系统的核心安全组件，通过硬件级隔离技术（如ARM TrustZone）构建独立安全区域，提供金融支付、生物识别等关键场景的数据保护。文章详解了TEE的四大特性：硬件级安全、系统深度集成、动态信任链和多设备协同，并给出安全相机等典型应用案例。开发者需通过AGC平台申请白名单开通可信应用服务，文中以安全相机为例展示了设备选择、安全会话建立等关键API调用流程，体现了鸿蒙在分布式场景下的端到端安全防护能力。
深入理解Linux kernel（内核）中的signal函数
Uchiha Itachi 的专栏
01-08 4445
在Linux内核代码中，有一个信号处理绑定器函数signal，它到原型定义如下，通过man 2 signal可以查看其原型。#include typedef void (*sighandler_t)(int);    (1)sighandler_t signal(int signum,sighandler_t handler);    (2)第一句是包含头文件，第二句是类型定义，第
Linux kernel signal原理（上）
weixin_43412488的博客
12-21 1348
signal
Linux Signal
小楼一夜听春雨，深巷明朝卖杏花
10-08 980
信号的基本使用场景：使用ctrl+c中止一个程序，或者使用kill pid命令杀掉一个进程。Linux 信号机制基本上每个同学都用过，但是信号的具体实现机制还是有很多人不清楚的。在很多人的概念中信号是一种异步机制，像中断一样。但是除了硬中断，信号也是由中断实现的吗？如果不是中断，系统又怎么样来利用软件机制模拟类似如异步中断的动作？ 本文的代码分析基于 Linux Kernel 3.18.22，最好的学习方法还是 “read the fucking source code” 1.信号的响应时机...
linux电源管理--task freeze
小小小小的专栏
03-18 544
在Linux kernel的睡眠主流程中，有一个关键动作就是冻结进程，为什么要冻结进程？ 假设没有冻结技术，进程可以在任意可调度的点暂停，而且直到cpu_down才会暂停并迁移。这会给系统带来很多问题： (1)有可能破坏文件系统。在系统创建hibernate image到cpu down之间，如果有进程还在修改文件系统的内容，这将会导致系统恢复之后无法完全恢复文件系统； (2)有可能导致创建hibernation image失败。创建hibernation image需要足够的内存空间，但是在这期间如
linux kernel_thread执行过程
大昱的博客
03-17 2782
kernel_thread   kernel_thread定义(kernel/fork.c)： /* * Create a kernel thread. */ pid_t kernel_thread(int (*fn)(void *), void *arg, unsigned long flags) { struct kernel_clone_args args = { .flags = ((lower_32_bits(flag
从kernel源代码的角度分析signal的错误用法和理解
lcw_202的专栏
11-08 1214
<br />读这份文档之前，建议先浏览一下 《Unix Advanced Programming 》里面的signal 一章和下面这份出 自IBM 论坛的文章：进程间通信 信号（上） http://www-128.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-ipc/part2/index1.html  ，和 进程间通信 信号（下）http://www-128.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-ipc/part2/index2.html
《深入分析 Linux 内核源代码 》中的signal()例子
weixin_30610755的博客
06-26 147
代码： 1 #include <stdio.h> 2 #include <signal.h> 3 #include <unistd.h> 4 5 int ctrl_c_count = 0; 6 void (*old_handler) (INT); 7 void ctrl_c(int signum) 8 { 9 ...
signal 的"冰山理论" -- Linux Kernel 实现赏析
500
07-31 676
signal 到底是什么 ? 能像电磁波信号一样携带一些信息吗 ?好，来看一下 Linux kernel 中的冰山是怎么样子的
linux内核——内核信号量
weixin_46199479的博客
03-13 686
内核的信号机制底层原理
代码之美 - 16Linux内核驱动模型：协作的好处
另一个空间
10-08 1666
这章篇幅不大，可读得费劲。上来就有两句话没看懂：在2.4版本的内核中，每一个设备的物理部分都由一段总线特定的代码来控制。总线代码负责各种不同类型的任务，而每一种具体总线的代码之间则没有交互。后一句的原文是：This bus code was responsible for a wide range of different tasks, and each individual bus co
OP-TEE 驱动篇 学习笔记（1）
m0_63932232的博客
04-19 1111
1. OP-TEE驱动的加载​1.1 OP-TEE驱动模块的编译后的存放位置和加载过程​函数初始化设备号和CLASS​函数执行2. OP-TEE驱动初始化时的PROBE操作​2.1获取切换到MONITOR模式的接口​2.2校验API的UID和OP-TEE的版本信息​2.3判定SECURE WORLD是否预留了驱动与SECURE WORLD之间的共享内存空间。
tee driver 对共享内存的管理
jason的笔记
07-13 1790
在driver/tee/optee/core.c中的optee_probe函数中会调用optee_config_shm_memremap 来配置secure world 和 normal world之间的共享内存 static struct tee_shm_pool * optee_config_shm_memremap(optee_invoke_fn *invoke_fn, void **m
28. OP-TEE驱动篇----tee_supplicant接口在驱动中的实现
shuaifengyun的专栏
06-11 4193
历经一年多时间的系统整理合补充，《手机安全和可信应用开发指南:TrustZone与OP-TEE技术详解》一书得以出版，书中详细介绍了TEE以及系统安全中的所有内容，全书按照从硬件到软件，从用户空间到内核空间的顺序对TEE技术详细阐述，读者可从用户空间到TEE内核一步一步了解系统安全的所有内容，同时书中也提供了相关的示例代码，读者可根据自身实际需求开发TA。目前该书已在天猫、京东、当当同步...
OP-TEE driver（四）：驱动与共享内存的相关操作
叫好与叫座虽然不是对立面，但想在同一个作品中达到双重效果很难。
09-25 598
OP-TEE驱动与OP-TEE之间共享内存的注册和分配，当libteec库和tee_supplicant需要分配或注册与安全世界状态之间的共享内存时，可通过调用OP-TEE驱动的ioctl方法来实现，ioctl函数将调用tee_ioctl_shm_alloc函数来实现具体的共享内存的分配、注册共享内存的操作。从整个过程来看，如果在libteec库执行共享内存的分配或注册操作时，驱动都会从OP-TEE驱动与安全世界状态的共享内存池中分配一块内存，将该分配好的内存的id值返回给libteec。
详解Linux kernel中的pthread_cond_wait和pthread_cond_signal的实现原理
06-25
<think>我们正在讨论Linux内核中pthread_cond_wait和pthread_cond_signal的实现原理。注意，pthread（POSIX线程）库通常在用户空间实现，但它的底层会使用内核提供的同步机制（如futex）。因此，这里我们关注的是pthread条件变量在内核层面的支持机制，特别是futex的使用。根据引用[1][2][3][4]：pthread_cond_wait和pthread_cond_signal是POSIX线程库中用于条件变量的函数。它们需要与互斥锁配合使用。pthread_cond_wait在等待条件时会释放互斥锁，并在被唤醒后重新获取互斥锁。pthread_cond_signal用于唤醒一个等待该条件的线程（如果有的话）。在Linux中，pthread条件变量的实现通常基于futex（快速用户空间互斥锁）。futex是一种在用户空间和内核空间结合的同步机制，它通过一个用户空间的整型变量和系统调用来实现阻塞和唤醒。实现原理详解：1.pthread_cond_t（条件变量）内部通常包含一个等待队列计数器（可能还有其他的状态信息）和一个futex。2.当线程调用pthread_cond_wait时：a.线程首先将条件变量的等待计数器加1（表示有一个新的等待者），然后释放关联的互斥锁。b.然后线程通过futex系统调用（FUTEX_WAIT）进入阻塞状态，等待被唤醒。3.当线程调用pthread_cond_signal时：a.它检查等待计数器，如果大于0，则通过futex系统调用（FUTEX_WAKE）唤醒一个在等待的线程。b.被唤醒的线程会重新获取关联的互斥锁（这可能会导致它再次阻塞，直到互斥锁可用）。注意：为了避免竞争条件，这些操作都需要在互斥锁的保护下进行（在调用pthread_cond_wait之前，线程必须已经持有互斥锁）。但是，以上是用户空间库的实现框架，而内核实际上只提供了futex系统调用。因此，严格来说，pthread_cond_wait和pthread_cond_signal的实现大部分在用户空间（glibc等库中），内核只负责在futex需要阻塞或唤醒时介入。内核中的futex机制：-futex系统调用允许进程/线程在用户空间的一个地址上等待，直到被唤醒。-当线程调用futex(FUTEX_WAIT,addr,val)时，内核会检查用户空间地址addr处的值是否等于val，如果相等，则阻塞线程；否则立即返回。-当线程调用futex(FUTEX_WAKE,addr,n)时，内核会唤醒最多n个阻塞在addr上的线程。因此，条件变量的等待队列实际上是由用户空间库来维护的，而内核只是提供了在某个地址上睡眠和唤醒的能力。具体到pthread条件变量，用户空间的库（如glibc）会使用一个整型变量（通常称为futexword）来表示条件变量的状态（包括等待计数等）。当线程需要等待时，它会将这个整型变量设置为某个值（比如等待计数），然后调用futex等待。而唤醒操作则是修改这个整型变量（比如减少等待计数）并调用futex唤醒。然而，值得注意的是，条件变量的实现可能会使用多个futex变量来避免“唤醒丢失”和“虚假唤醒”等问题，并且为了提高性能，可能还会采用一些优化策略（如等待队列的转移等）。总结：Linux内核并不直接实现pthread_cond_wait和pthread_cond_signal，而是通过futex系统调用为它们提供支持。用户空间的pthread库利用futex来实现条件变量的语义。相关问题：1.futex系统调用的工作原理是什么？2.条件变量的实现中如何避免唤醒丢失？3.pthread_cond_wait为什么必须与互斥锁配合使用？4.条件变量的虚假唤醒是什么？如何防止？</think>### Linux内核中`pthread_cond_wait`和`pthread_cond_signal`实现原理详解 在Linux中，`pthread_cond_wait`和`pthread_cond_signal`是POSIX线程库（pthread）的条件变量函数，其底层实现依赖于**futex（快速用户空间互斥锁）**机制。虽然POSIX线程库是用户级库，但关键阻塞/唤醒操作需内核介入。以下是实现原理分析： --- #### 一、核心数据结构 条件变量（`pthread_cond_t`）内部包含： 1. **等待计数器**：记录当前等待线程数 2. **futex变量**：用于线程阻塞/唤醒的内核交互接口 3. **互斥锁引用**：关联的互斥锁（`pthread_mutex_t`） --- #### 二、`pthread_cond_wait`工作流程 当线程调用`pthread_cond_wait(cond, mutex)`时： 1. **原子操作**： - 将等待计数器加1 - 释放关联互斥锁`mutex`（通过`pthread_mutex_unlock`） ```c atomic_increment(&cond->waiters); pthread_mutex_unlock(mutex); ``` 2. **进入阻塞**： - 调用`futex(&cond->futex_addr, FUTEX_WAIT, expected_val)` - 内核检查`cond->futex_addr`值是否匹配`expected_val` - 若不匹配则立即返回（防虚假唤醒） - 若匹配则线程进入`TASK_INTERRUPTIBLE`状态，移出调度队列[^1] 3. **被唤醒后**： - 重新获取互斥锁`pthread_mutex_lock(mutex)` - 等待计数器减1 > **关键点**：释放锁与进入阻塞是原子操作，避免唤醒丢失[^3]。 --- #### 三、`pthread_cond_signal`工作流程 当线程调用`pthread_cond_signal(cond)`时： 1. **检查等待队列**： - 若等待计数器 > 0，执行唤醒操作 ```c if (atomic_load(&cond->waiters) > 0) { // 唤醒逻辑 } ``` 2. **触发唤醒**： - 修改futex变量值（通常递增序列号） - 调用`futex(&cond->futex_addr, FUTEX_WAKE, 1)`通知内核 3. **内核响应**： - 从等待队列中唤醒**一个**线程（FIFO策略） - 被唤醒线程从`futex()`系统调用返回，尝试重新获取锁[^2] --- #### 四、内核交互关键点 1. **futex系统调用**： - `FUTEX_WAIT`：检查值并阻塞线程 - `FUTEX_WAKE`：唤醒指定数量线程 - 通过`int 0x80`或`syscall`陷入内核态 2. **等待队列管理**： - 内核维护`futex_hash_bucket`哈希表，以futex地址为键 - 每个桶包含等待该futex的线程队列 3. **无竞争优化**： - 当无等待线程时，`pthread_cond_signal`完全在用户空间执行 - 避免不必要的上下文切换[^4] --- #### 五、伪代码实现 ```c // pthread_cond_wait 简化逻辑 void pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex) { lock_internal_spinlock(&cond->lock); cond->waiters++; unlock_internal_spinlock(&cond->lock); pthread_mutex_unlock(mutex); // 释放用户态锁 while (1) { int val = cond->futex_seq; if (!check_condition(cond)) futex(&cond->futex_seq, FUTEX_WAIT, val); // 阻塞点 else break; } pthread_mutex_lock(mutex); // 重新加锁 } // pthread_cond_signal 简化逻辑 void pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond) { if (cond->waiters > 0) { atomic_increment(&cond->futex_seq); // 修改futex值 futex(&cond->futex_seq, FUTEX_WAKE, 1); // 唤醒1个线程 } } ``` --- #### 六、性能优化机制 1. **等待线程转移**： - 当多次调用`signal`时，唤醒操作会批量转移等待线程 2. **优先级继承**： - 通过关联互斥锁的优先级继承避免优先级反转 3. **NUMA感知**： - 现代内核优化等待队列的NUMA局部性 > **注意**：条件变量必须与互斥锁配合使用，因`pthread_cond_wait`的"释放锁->阻塞->重新加锁"操作需原子性[^3]。 ---
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

个

红包个数最小为10个

元

红包金额最低5元

当前余额3.43元 前往充值 >
需支付：10.00元
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付元
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明：

1.余额是钱包充值的虚拟货币，按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载，可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值