怎么选择kernel同步数据结构(seplock,atomic,spin,sem,mutex,preempt_disable)

最新推荐文章于 2024-06-17 21:32:10 发布
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分类专栏： sync 文章标签： kernel linux spin mutex sync
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无锁同步-C++11之Atomic和CAS
weixin_30316097的博客
07-20 993
1、概要 本文是无锁同步系列文章的第一篇，主要探讨C++11中的Atomic。 我们知道在C++11中引入了mutex和方便优雅的lock_guard。但是有时候我们想要的是性能更高的无锁实现，下面我们来讨论C++11中新增的原子操作类Atomic，我们可以利用它巧妙地实现无锁同步。 2、传统的线程同步 1 #include <thread> ...
linux kernel同步之mutex
shaohui973的专栏
06-01 837
互斥锁，顾名思义，就是互斥的，独占的，只能有一个进程占有锁，其他进程都得等待锁占有者释放互斥锁，才有可能占有锁。 以下的内容是基于linux-3.11.1(arm)内核代码来讲解内核中mutex的实现。 mutex的定义: linux-3.11.1/include/linux/mutex.h 其中, count表示空闲资源的数目，初始值为1，表示只有一个资源可用，即只能一个进程可以用。 count: 1 表示可以lock count: 0 表示锁被某个进程lock了，且没有其他进程来lock
Linux内核中的各种锁
热门推荐
godleading的专栏
10-17 2万+
Linux内核中的各种锁在现代操作系统里，同一时间可能有多个内核执行流在执行，因此内核其实象多进程多线程编程一样也需要一些同步机制来同步各执行单元对共享数据的访问。尤其是在多处理器系统上，更需要一些同步机制来同步不同处理器上的执行单元对共享的数据的访问。在主流的Linux内核中包含了几乎所有现代的操作系统具有的同步机制，这些同步机制包括：原子操作、信号量（semaphore）、读写信号量（rw_se
用 mutex、channel、自旋锁进行同步
phantom_111的博客
12-04 685
背景 Goroutine 是原生支持的一种轻量级线程——协程。协程的优势在于上下文切换的代价非常小，但进程中执行数以万计的协程，依旧能够保持很高的性能。 进程、线程、协程的关系和区别： 进程拥有独立的堆和栈，既不共享堆，也不共享栈，由操作系统负责调度。 线程拥有独立的栈和共享的堆，由操作系统负责调度（内核线程）。 协程拥有独立的栈和共享的堆，有 golang 的调度器负责调度。 想象一个场景，...
spin lock; rw lock
小屋
04-20 1248
/* Our mutex implementation works as follows: After that we perform the atomic test-and-set instruction on the memory word. If the test returns zero, we know we got the lock first. If the test retu
atomic锁和mutex
xiaoxiaoyu85的专栏
08-23 474
https://www.cnblogs.com/a-xu/p/9240957.html
Linux内核同步机制之（八）：mutex
Trouvailless的博客
05-14 2561
一、Mutex锁简介 在linux内核中，互斥量（mutex，即mutual exclusion）是一种保证串行化的睡眠锁机制。和spinlock的语义类似，都是允许一个执行线索进入临界区，不同的是当无法获得锁的时候，spinlock原地自旋，而mutex则是选择挂起当前线程，进入阻塞状态。正因为如此，mutex无法在中断上下文使用。和mutex更类似的机制（无法获得锁时都会阻塞）是binary semaphores，当然，mutex有更严格的使用规则： 1、只有mutex的owner可以才可以释放锁
Linux内核学习笔记（十一）内核同步方法（自旋锁，信号量，互斥锁，完成变量，顺序锁，禁止抢占）
胡LiuJia@BLOG
06-09 2957
原子操作 Linux内核提供了多种同步机制，这些机制本质上都是通过原子操作来实现的。原子操作可以保证指令以原子方式执行，不会被中途打断（中断也不会打断一个指令，处理器只有在当前指令完成后才会去处理中断）。内核提供了两套原子操作的接口，一套用于整数原子操作，一套用于进行位原子操作。这些接口的实现是和架构相关的，Linux系统支持的所有架构都实现了这些接口。大部分架构为简单的算术运算提供了原子版本的...
Linux：并发与同步（二）----排队自旋锁、互斥锁及源码分析
m0_50499434的博客
06-17 1030
然而，自旋锁（spinlock）和其他锁不同，虽然它们存在于进程中，但对一个 CPU 来说，自旋锁的数量是固定的。最终，通过自旋锁和等待机制确保锁的正确获取，同时处理各种错误和信号情况。​ 顾名思义，即认为锁的持有者正在临界区执行时，可以断定锁的持有者可以很快退出临界区并且释放该锁，比起进入睡眠队列，不如像自旋锁一样等待，由于睡眠和唤醒付出的代价可能更高。MUTEX_FLAG_HANDOFF:对互斥锁的等待队列中的第一个等待者会设置这个标志位，锁持有者在解锁的时候把锁直接传递给第一个等待者。
关于操作系统设计的基本原理和设计原则
tugouxp的专栏
03-09 7645
操作系统设计的精妙之处就在于，在底层硬件之上创造了新的抽象， 对于系统初始化来说， 它呈现了执行流到线程转化这一概念，该概念远远比它的实现细节更加重要，处理器以“取指-执行”为周期开始串行执行指令，而初始化代码将自身转化为一个并发处理系统， 这里的关键之处在于，初始化代码并不是创建一个独立的并发系统，然后跳转到新的系统。
Linux kernel同步机制（上篇）
内核工匠
08-14 1432
在现代操作系统里，同一时间可能有多个内核执行流在执行，因此内核其实像多进程多线程编程一样也需要一些同步机制来同步各执行单元对共享数据的访问，尤其是在多处理器系统上，更需要一些同步机制来同...
c++ atomic mutex 临界区 的性能比较
woosky的博客
09-04 1448
机器性能和环境 win7 sp1 i5-3470 8GB vs2017 atomic atomic（原子操作）是c++11的一个新特性，允许无锁并发编程。 #include <iostream> #include <thread> #include <atomic> #include <vector> #include <chrono> ...
Linux内核锁机制
daemon_msg的专栏
12-04 3929
在linux内核中，有很多同步机制。比较经典的有原子操作、spin_lock（忙等待的锁）、mutex（互斥锁）、semaphore（信号量）等。并且它们几乎都有对应的rw_XXX（读写锁），以便在能够区分读与写的情况下，让读操作相互不互斥（读写、写写依然互斥）。而seqlock和rcu应该可以不算在经典之列，它们是两种比较有意思的同步机制。 atomic（原子操作）： 所谓原子操作，
线程安全----互斥锁和原子变量的效率比较
风清扬
04-11 4212
多线程访问共享资源的时候需要对线程进行互斥同步操作，在C++中可以选择原子变量和C++11中的mutex互斥量对象来进行互斥操作，该文章简单对两种同步操作进行一个效率的比较。工具：VS2017环境：WINDOW7  8核CPU首先选择mutex代码如下：#include &lt;iostream&gt; #include &lt;thread&gt; #include&lt;mutex&gt; u...
QT原子操作QAtomic API和锁QMutex
tt_ren的博客
09-07 5426
锁的缺点： 在多线程程序中，需要访问共享数据时，我们一般使用“锁”来保证数据的完整性。假设一个线程获取了一个信号量mutex开始访问共享数据。这时，其他的线程必须阻塞直到这个信号量被释放。这确实保证了完整性。当从操作系统的线程调度来看，当一个线程被阻塞了，线程调度会切换到其他线程。因为CPU的缓存是有限的，当发生“缓存命中”失败时，会进行“上下文切换”，这势必增加了系统的负担，降低了系统的吞吐量
c++11 atomic_flag实现高效的mutex
mymodian的专栏
12-18 3454
c++11线程库提供了std::mutex,方便地实现跨平台的互斥锁，提供了std::atomic模板实现原子操作。但标准中没有强制要求std::atomic模板的各种实例化保证提供的操作接口是真正的无锁实现，标准中要求保证是无锁实现的只有std::atomic_flag类，此类没有 lock unlock try_lock接口，只有test_and_set和clear。利用std::atomic
C++多线程初探：thread、atomic及mutex的配合使用
yucicheung的博客
09-06 2014
不同OS下的多线程方案 线程相关的一些概念的说明 进程与线程的关系 线程的同步与线程安全 举个在多线程环境中公共变量访问出错的例子 C++中的解决办法 join及detach 参考资料 不同OS下的多线程方案 C/C++的多线程编程在啊不同操作系统下有不同函数库可以进行调用，在Linux平台下，POSIX多线程库是，在windows平台下，有windows API...
真正的上锁前，为何要调用preempt_disable()来关闭抢占的case
kasalyn的专栏
09-09 1万+
在真正的上锁前，为何要调用preempt_disable()来关闭抢占？ ==》 1.如果内核可抢占, 单CPU     process1通过系统调用进入内核态，如果其需要访问临界区，则在进入临界区前获得锁，上锁，V=1，然后进入临界区     如果process1在内核态执行该系统调用过程中发生了一个外部中断，当中断处理函数返回时，因为内核的可抢占性，此时将会出现一个调度点，如果CPU的
Linux内核抢占机制(preempt)
gracioushe的专栏
05-21 1万+
<br />早期的Linux核心是不可抢占的。它的调度方法是：一个进程可以通过schedule()函数自愿地启动一次调度。非自愿的强制性调度只能发生在每次从系统调用返回的前夕以及每次从中断或异常处理返回到用户空间的前夕。但是，如果在系统空间发生中断或异常是不会引起调度的。这种方式使内核实现得以简化。但常存在下面两个问题： 如果这样的中断发生在内核中,本次中断返回是不会引起调度的,而要到最初使CPU从用户空间进入内核空间的那次系统调用或中断(异常)返回时才会发生调度。 另外一个问题是优先级反转。在Linux中
preempt_disable
最新发布
03-26
<think>嗯，用户想了解Linux内核中的preempt_disable的含义和用法。首先，我需要回忆一下关于内核抢占的基本知识。Linux内核在支持抢占的情况下，允许更高优先级的任务抢占当前任务，即使当前任务在内核态执行。preempt_disable应该是用来禁用这种抢占机制的。 接下来，我得确定preempt_disable的主要用途。通常，在内核中，当执行一些关键代码段时，如果被抢占可能会导致数据不一致或竞争条件。比如，在自旋锁获取之前，可能会调用preempt_disable来防止被抢占，确保锁的正确性。不过，我记得在非抢占式内核中，自旋锁已经隐含了禁用抢占的功能，但在抢占式内核中可能需要显式调用。 然后，我需要考虑preempt_disable的实现机制。它应该是通过操作当前进程的preempt_count计数器，每调用一次preempt_disable，计数器加1，而preempt_enable则减1。当计数器为0时，内核才能进行抢占。这样设计的好处是可以嵌套使用，确保在多次禁用后也能正确恢复。 还要注意，preempt_disable和中断的关系。虽然禁用抢占可以防止任务切换，但中断仍然可能发生，所以在某些情况下可能需要同时禁用中断，比如使用raw_spin_lock时，这会同时禁用抢占和中断。特别是在实时内核（CONFIG_PREEMPT_RT）中，自旋锁可能会被转换为可睡眠的锁，这时候行为可能有所不同，需要注意引用的资料中的内容。 用户提供的引用中，引用3提到获取raw_spinlock_t会禁用抢占和可能的中断，因此临界区必须避免分配内存，比如使用GFP_ATOMIC标志。这说明在禁用抢占的情况下，内存分配必须是非阻塞的，否则可能导致问题。引用4提到CONFIG_PREEMPT_RT内核会强制转换某些RCU操作，这可能影响preempt_disable的行为，需要留意配置选项的影响。 接下来，需要整理这些信息，用清晰的结构解释preempt_disable的作用、用法、实现原理以及注意事项。同时，按照用户的要求，行内数学公式用$...$，独立公式用$$...$$，但可能在这个问题中数学公式较少，但如果有相关的内容需要注意格式。例如，在讨论时间复杂度的计算时，可能需要使用公式，但这里可能不涉及。 用户可能还有更深层的疑问，比如preempt_disable和调度器之间的关系，或者在实际编程中的常见错误。所以生成的相关问题需要覆盖这些方面，比如使用场景、与锁的区别、性能影响等。 最后，确保回答引用提供的资料，特别是引用3和4中的内容，涉及到CONFIG_PREEMPT_RT配置的影响和内存分配的注意事项。这样用户可以得到全面的信息，了解在不同内核配置下preempt_disable的行为差异。</think>### preempt_disable 的含义及用法 #### 1. **基本定义** `preempt_disable` 是 Linux 内核中用于**禁用抢占**的宏。其核心目的是确保当前执行的任务不会被更高优先级的任务抢占，从而保护关键代码段的原子性[^3][^4]。 #### 2. **作用机制** - **抢占控制**： 在支持内核抢占（`CONFIG_PREEMPT`）的配置中，内核任务可能被其他高优先级任务中断。`preempt_disable` 通过增加当前任务的 `preempt_count` 计数器，强制禁止抢占，直到调用 `preempt_enable` 将计数器归零。 - **实现代码示例**： ```c preempt_disable(); // 增加 preempt_count，禁用抢占 // 临界区代码（如操作共享数据、硬件寄存器等） preempt_enable(); // 减少 preempt_count，可能触发抢占 ``` #### 3. **典型应用场景** - **自旋锁与临界区**： 在获取自旋锁（如 `raw_spin_lock`）前禁用抢占，防止任务切换导致死锁或数据竞争。 - **中断上下文**： 在中断处理中，若需操作共享资源，需禁用抢占（某些情况下还需禁用中断）。 - **实时性要求**： 在实时内核（`CONFIG_PREEMPT_RT`）中，`preempt_disable` 用于保护对时间敏感的代码段。 #### 4. **注意事项** - **嵌套调用**： `preempt_disable` 和 `preempt_enable` 必须严格配对，避免因计数器错误导致抢占永久禁用。 - **内存分配限制**： 在禁用抢占的临界区内，内存分配（如 `kmalloc`）需使用 `GFP_ATOMIC` 标志，避免触发可能阻塞的操作。 - **与中断的交互**： 某些场景需同时禁用中断（如使用 `raw_spin_lock_irqsave`），以防止中断处理程序访问同一资源。 #### 5. **与 `CONFIG_PREEMPT_RT` 的关系** 在实时内核配置下，自旋锁可能被转换为可睡眠的互斥锁，此时 `preempt_disable` 的行为可能发生变化。例如，`CONFIG_PREEMPT_RT` 会强制修改某些 RCU（Read-Copy-Update）操作的语义。 --- ###
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