分类： LINUX
2013-10-17 20:00:54
存在共享资源(共享一个文件，一块内存等等)的时候，为了防止并发访问时共享资源的数据不一致，引入了同步机制。
主要内容：
了解同步之前，先了解另外2个概念：
所谓同步，其实防止在临界区中形成竞争条件。
如果临界区里是原子操作(即整个操作完成前不会被打断)，那么自然就不会出竞争条件。
但在实际应用中，临界区中的代码往往不会那么简单，所以为了保持同步，引入了锁机制。
为了给临界区加锁，保证临界区数据的同步，首先了解一下内核中哪些情况下会产生并发。
内核中造成竞争条件的原因：
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竞争原因 |
说明 |
| 中断 | 中断随时会发生，也就会随时打断当前执行的代码。如果中断和被打断的代码在相同的临界区，就产生了竞争条件 |
| 软中断和tasklet | 软中断和tasklet也会随时被内核唤醒执行，也会像中断一样打断正在执行的代码 |
| 内核抢占 | 内核具有抢占性，发生抢占时，如果抢占的线程和被抢占的线程在相同的临界区，就产生了竞争条件 |
| 睡眠及用户空间的同步 | 用户进程睡眠后，调度程序会唤醒一个新的用户进程，新的用户进程和睡眠的进程可能在同一个临界区中 |
| 对称多处理 | 2个或多个处理器可以同时执行相同的代码 |
为了在编写内核代码时避免出现竞争条件，在编写代码之前就要考虑好临界区在哪，以及怎么加锁。
在编写完代码后再加锁是非常困难的，很可能还会导致部分代码重写。
编写内核代码时，时时记着下面这些问题：
死锁就是所有线程都在相互等待释放资源，导致谁也无法继续执行下去。
下面一些简单的规则可以帮助我们避免死锁：
在加锁的时候，不仅要避免死锁，还需要考虑加锁的粒度。
锁的粒度对系统的可扩展性有很大影响，在加锁的时候，要考虑一下这个锁是否会被多个线程频繁的争用。
如果锁有可能会被频繁争用，就需要将锁的粒度细化。
细化后的锁在多处理器的情况下，性能会有所提升。
举个例子说明一下：比如给一个链表加锁，同时有A，B，C 3个线程频繁访问这个链表。
那么当A，B，C 3个线程同时访问这个链表时，如果A获得了锁，那么B，C线程只能等待A释放了锁后才能访问这个链表。
如果A，B，C 3个线程访问的是这个链表的不同节点（比如A是修改节点listA，B是删除节点listB，C是追加节点listC），
并且这3个节点不是连续的，那么3个线程同时运行是不会有问题的。
这种情况下就可以细化这个锁，把加在链表上的锁去掉，改成把锁加在链表的每个节点上。（也就是锁粒度的细化）
那么，上述的情况下，A，B，C 3个线程就可以同时访问各自的节点，特别是在多处理器的情况下，性能会有显著提高。
最后还有一点需要提醒的是，锁的粒度越细，系统开销越大，程序也越复杂，所以对于争用不是很频繁的锁，就没有必要细化了。
