冲破临界区

1. 什么是临界区

​ 临界区指的是一个程序片段，该片段中包含的资源是公共的，任意时刻只能一个线程去访问，如系统堆。

2. 临界区保护

1. 使用 OS 提供的 IPC 机制，通常使用锁、信号量 的方式来达到对临界区的保护，当一个线程要访问临界区（如要 malloc），会先去拿锁，能够拿到说明临界区此时仅有线程 A 访问，其他 IPC 机制同理。
2. 调度器上锁，顾名思义，调度器上锁了，线程就不会被调度，这一时刻，临界区的资源也只能由锁调度器的线程访问，频繁锁调度器严重影响系统实时性。
3. 关 cpu 全局中断，此时连普通的外部中断都无法打断了，由于线程上下文的切换依赖于中断环境，因此，临界区的资源只能由关闭中断者访问。频繁关中断，更为严重影响系统实时性，因为连外部中断都无法得到响应了。

3. 冲破临界区

​ 被上述机制保护的临界区被冲破了，也就是说，临界区中的资源不再是任意时刻只能由一个线程拥有。

• 场景：线程 A 使用 malloc，向系统要一片内存，此时线程 A 已经获得锁了，正常情况下，不管天王老子来了，也得等线程 A 把这片内存申请到手之后，其他线程才能再次申请内存。

• 问题来了：此时，线程 B 醒了，线程 B 的优先级较高，此时操作系统把 cpu 的使用权交给线程 B，此时线程 B 很开心的得到了执行，但是线程 B 不守规矩，把全局中断给 关了，然后线程 B 很开心的去向操作系统申请内存，此时由于线程 A 已经拿了锁，此时线程 B 应当被操作系统挂起

• 问题又又来了：线程 B 把全局中断给关了，然后又去拿锁，锁已被线程 A 拿，此时线程 B 要被挂起，然后将 cpu 使用权交给优先级更高的线程去使用，但是此时 全局中断关闭了，让出 cpu 使用权的动作是在中断中完成的，那线程 B 继续持有 cpu 使用权

• 结果：线程 B 没有被挂起，线程 B 继续很开心的去获取公共资源，线程 B 最终如愿得到了一大片内存，很开心。此时线程 A 被操作系统唤醒了，线程 A 继续吭哧吭哧的干活，但是他不知道公共资源已经被线程 B 得到过一次了

4. 总结

​ 上述场景是非常危险的，系统可能跑着跑着就崩溃，因此，需要合理的使用锁等机制，在关全局中断下的代码，一定不要有访问上锁的临界区的动作。