第4章 第三节 内核同步

640?wx_fmt=png640?wx_fmt=png640?wx_fmt=png640?wx_fmt=png640?wx_fmt=png

抢占式内核和非抢占式内核

Linux 内核有两个空间,一个是内核空间一个是用户空间,如果一个进程正在内核态执行的时候,允许内核打断他的执行,让另一个进程执行,那么这个内核就是可抢占式内核。

还有一种情况就是,进程执行到内核态的时候,不允许进程切换,就是说,一定要等到进程自己释放CPU使用权,这个内核就是非抢占式内核。

抢占式内核的优点非常明显,就是可以优先让那些优先级大的任务先执行,可以打断低优先级的进程,但是缺点也比较明显,就是内核抢占导致的问题就是要保护全局变量,静态变量,因为这些变量存在全局区,很有可能被打断后导致全局变量被修改。

非抢占式内核的缺点也很明显,不能让高优先级进程优先执行,我都拉肚子了,你还不让我上厕所,不得憋死我啊,优点也是很明显,非抢占式内核也不担心函数的可重入问题,因为一个时间片只有一个进程在内核空间执行,全局变量也不会被未知的纂改。

640?wx_fmt=png

非抢占式内核的任务调度逻辑

640?wx_fmt=png

抢占式内核的任务调度逻辑

内核抢占的设计逻辑

内核做什么事情呢?

内核的主要工作就是分配CPU时间给各个进程使用,并执行处于就绪态的最高优先级的进程,我们知道进程有三种状态,一个是就绪态,一个时执行态,一个时阻塞态,阻塞也就是睡觉了,他自己没事情干了,就睡觉了,就绪就是早上起床去排队准备上地铁,成功上了地铁其实就是进入了执行态了。

Linux 的调度是基于分时技术,因为CPU的时间被分成时间片,给每个就绪态的进程分一个时间片,调度算法不会在意那些阻塞的进程的,毕竟你们都睡觉了,我就不给你们准备午饭了,就调度这些就绪的进程好了。

那什么时候可以被调度呢?

中断和系统调用,中断执行结束后,内核调度器,如果只是说内核的话,有点笼统,内核里面有一个调度器专门用来调度进程的,这个内核调度器就去判断,当前是不是需要重新调度,系统调度也是一样,Linux 内核有无数个系统调度函数,而且系统调度会阻塞,阻塞的时候,CPU如果没事干会非常闲,那就需要调度到其他进程上去执行。

关于调度的知识后面再继续说明,我们先通过CPU的调度说明一个问题,因为多进程调度的原因,肯定会存在一个问题,就是资源竞态。

什么是资源竞态呢?

就是有多个进程去操作一个资源,可以是一个文件,一个变量等待,造成的结果就是不符合预期结果。

什么是内核同步?

我们在上一章说了原子操作,如果多进程对同一个资源操作,就有可能造成这个变量的不确定性,内核同步就是为了解决这种不确定的问题而出现的。


举个例子

有一个房间A里面放了一个篮球,房间没有锁,小明喜欢打篮球,这一天,他没有上课,来到了A房间拿走了篮球,小龙也喜欢打篮球,这一天,小龙也没有上课,小龙也想去A房间拿篮球,发现篮球没有了,所以小龙就没有篮球打了,小龙很生气,就跟老师说,为什么谁拿走了篮球也不知道,被偷了都不懂,为什么不给房间上个锁?

然后学校的老师听了小龙的建议,在A房间上了个锁,锁的钥匙就老师自己拿着,然后,又来了,小明又想去A房间拿篮球,这时候,发现房间上锁了,就只好去找老师拿钥匙,小明拿了钥匙过来开锁拿走了篮球,然后把A房间锁上了。

这时候,小龙也想去打篮球了,小龙就去找老师,老师说,钥匙已经被小明拿走了,要等小明把钥匙还回来,你才可以拿到钥匙,小龙就在旁边看书等着,这时候,小明把钥匙还回来了,老师把钥匙给了小龙,小龙就拿着钥匙开心的去A房间开房拿篮球了。

640?wx_fmt=png


内核同步的方法

内核信号量

老师突然发现,我应该给那些公共场所的教室都上锁,这样才能安全一些,嗯,就应该这么办?

但是电脑室有十几台电脑,只配一把钥匙感觉不够用,所以老师就配了和电脑数量一样的钥匙,拿到钥匙的同学才可以开门进去使用电脑,没有钥匙的同学要先去老师那里申请钥匙。

这个就是Linux 内核里面的信号量,内核信号量是一种睡眠的锁,如果有一个任务试图获得一个不可用的信号量时,信号量就会把这个任务放到一个等待队列里面,让这个任务睡眠,等这个信号量可以用后,再把这个任务唤醒。

信号量这个代码往上就很多了,我建议大家看代码最好是直接用内核源码来看,分开看很多东西都不是很明白,作为一个Linux 开发者,自己下载一份Linux源码应该是标配了吧,毕竟是开源的。

互斥锁

信号量可以用很多把钥匙,钥匙资源只有一个,那么就只能配一把钥匙,这时候就是二值信号量,也叫做互斥锁。

自旋锁

自旋锁和上面的最大区别就是,自旋锁等待的时候不会睡眠,会继续使用CPU时间,会不断的查询锁的状态,直到获取锁,所以我们如果使用自旋锁的时候,应该使用在那些临界区时间片非常短的资源上,要不然长时间占用CPU,这是对CPU性能的一大挑战。

至于这几个的代码实现方式,想放到下个章节再说明,我认为理解其中的原理,比如何实现更加重要,除了这些,还有有读写锁等等


技术

说明

适用范围

每CPU变量

在CPU之间复制数据结构

所有CPU

原子操作

对一个计数器原子地“读-修改-写”的指令

所有CPU

内存屏障

避免指令重新排序

本地CPU或所有CPU

自旋锁

加锁时忙等

所有CPU

信号量

加锁时阻塞等待

所有CPU

顺序锁

基于访问计数器的锁

所有CPU

本地中断的禁止

禁止单个CPU上的中断处理

本地CPU

本地软中断的禁止

禁止单个CPU上的可延迟函数处理

本地CPU

读-复制-更新(RCU)

通过指针而不是锁来访问共享数据结构

所有CPU

640?wx_fmt=jpeg

插播一个招聘

640?wx_fmt=png

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/news/468470.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

第四章 第四节 per_cpu

我们上一章说了实现内核同步的方法很多,如下表技术说明适用范围每CPU变量在CPU之间复制数据结构所有CPU原子操作对一个计数器原子地“读-修改-写”的指令所有CPU内存屏障避免指令重新排序本地CPU或所有CPU自旋锁加锁时忙等所有CPU信号量加锁时阻塞等待所有CPU顺序锁…

python的三维图片_python如何做三维图

Python三维绘图在遇到三维数据时,三维图像能给我们对数据带来更加深入地理解。python的matplotlib库就包含了丰富的三维绘图工具。1、创建三维坐标轴对象Axes3D创建Axes3D主要有两种方式,一种是利用关键字projection3dl来实现,另一种则是通过…

为何要使用docker

可能很多人听说过docker,也可能有很多人用过,但是其中的一些细节,可能不是很清楚,还有一些人,像我一样,并不知道docker,也没有用过,刚好最近一个大神朋友比较有空,让他写…

如何解决文件不存在_传奇微端配置Pak密码文件不存在怎么解决?传奇分享汇

在架设gom引擎的版本时,你是否有遇到和我一样的情况呢?微端配置后pak密码文件不存在是怎么回事呢?今天分享pak密码文件不存在的解决方法为什么会出现pak密码文件不存在呢?总结分析有以下2种原因会导致文件不存在1、没有配置对应的…

linux 统计命令执行后的行数或者统计目录下文件数目

ls |wc 是统计你这个目录下的文件数目。ls |wc -l是输出第一个结果即31即文件的数目。 转载于:https://www.cnblogs.com/apple2016/p/6956814.html

那些年,我们在?的那些日子

刚好在今天,我们几个比较好的朋友,都离开了一起奋斗的A公司。 先说明下,这个不是虚构的小说,也不是吹牛逼,就是记录我们几个曾经辉煌和落魄的日子,起名A公司也是为了保护大家的隐私,但是事情肯定…

db2 sql执行历史_5 个免费的在线 SQL 数据库环境,比Navicat 香!

来源&#xff1a;blog.csdn.net/horses/article/details/108603935作者&#xff1a;不剪发的Tony老师文章目录SQL FiddleDB Fiddledb<>fiddleSQL OnlineOracle Live SQL总结今天给大家分享几个在线的免费 SQL 运行环境&#xff0c;也就是在线数据库。这些网站可以帮助我们…

嵌入式入门必读

找到一个非常好的书籍而且不用购买的而且是高清版本的原来是放在我的知识星球里面的看到大家下载的也很多现在拿出来分享给大家从单片机到嵌入式这个不是一个简单的过程&#xff0c;其中从单进程到多进程&#xff0c;一个CPU如何做到多进程&#xff0c;怎么跑系统&#xff0c;调…

mysql远程访问 linux_Linux中开启mysql远程访问功能

1、确认3306是否对外开放&#xff0c;mysql默认状态下是不开放对外访问功能的。查看的办法如下&#xff1a;# netstat -an | grep 3306tcp 0 0 127.0.0.1:3306 0.0.0.0:* LISTEN从结果可以看出&#xff0c;mysql的3306端口只监听本地的连接&#xff0c;这样就阻碍了外部IP对该数…

致敬云南滑翔机

今天晚上&#xff0c;看了期待已久的篮球节目&#xff0c;我要打篮球&#xff0c;11点左右&#xff0c;感觉特别困&#xff0c;已经快睡着了&#xff0c;准备关掉电视的时候看到林书豪的图片&#xff0c;林书豪头上有一个标题《我要打篮球》&#xff0c;这个不就是《这&#xf…

震惊,用了这么多年的 CPU 利用率,其实是错的

来源&#xff1a;内核月谈, 原文链接&#xff1a;http://www.brendangregg.com/blog/2017-05-09/cpu-utilization-is-wrong.html本文中若有任何疏漏错误&#xff0c;责任在于编译者。有任何建议和意见&#xff0c;请回复内核月谈微信公众号&#xff0c;或通过 caspar at linux.…

string最大容量_string初步使用

1.什么是string?string是一个类&#xff0c;专门用来处理字符串。 而C语言中&#xff0c;字符串实际上是一个char的数组。2.实验#include #include using namespace std;int main(){ string str1 "hello world"; string str2 " smart"; char s…

【尺取或dp】codeforces C. An impassioned circulation of affection

http://codeforces.com/contest/814/problem/C 【题意】 给定一个长度为n的字符串s&#xff0c;一共有q个查询&#xff0c;每个查询给出一个数字m和一个字符ch&#xff0c;你的操作是可以改变字符串中的某些字母&#xff0c;最多改变m个&#xff0c;问操作后只包含字符ch的连续…

Linux 内核宏 time_after解析

同学们留言回复答案看看可能很多老鸟对这样的Linux 内核宏已经见惯不怪了&#xff0c;但是作为新手的Linux内核开发者&#xff0c;我觉得非常有必要了解其中的原理和作用。jiffies 这个想必大家已经非常熟悉&#xff0c;jiffies表示的是当前的系统时钟节拍总数&#xff0c;它统…

javascript mysql php_HTML、CSS、JavaScript、PHP、 MySQL 的学习顺序是什么?

下面是前端学习路线以及学习资源推荐&#xff1a;目录1. HTMLDOCTYPEHTML, XHTML, XML 差异性HTML5 新特性 及 语义化标签meta, img, script 等标签及其标签属性有兴趣可以了解 W3C 和 WHATWG HTML5 差异文章视频2. CSSCSS 基础CSS 布局CSS 动画CSS 预处理器(sass, less, stylu…

一个看似是系统问题的应用问题的解决过程

作者&#xff1a;王小二C 2019/09/04前言今天遇到一个问题&#xff0c;应用工程师分析是系统层的问题&#xff0c;然后就把这个锅给了我。最后我又把锅甩回给了应用工程师。异常log如下:I [2019-08-18 10:11:08 GMT8] binder: 1433:1561 transaction failed 29201/-28, size 8…

如何解决Binder泄漏问题

作者&#xff1a;王小二C 2019/09/06前言[011]一个看似是系统问题的应用问题的解决过程[1]中我们解决了一个注册过多的BroadcastReceiver导致的某一次发送广播失败的问题。我这边遇到了一个类似的问题&#xff0c;但是我用了一个可能网络上从来没有提出过的方法&#xff0c;解…

Docker-compose实战——Django+PostgreSQL

今天我们来用docker-compose 快速安装一个DjangoPostgreSQL的开发环境。 Compose简介 Compose 定位是“defining and running complex applications with Docker”&#xff0c;前身是 Fig&#xff0c;兼容 Fig 的模板文件。 Dockerfile 可以让用户管理一个单独的应用容器&#…

终于赢球了

感谢老将易建联我们要承认一个事实&#xff0c;阿联是这届男篮里面的老将&#xff0c;是唯一一个80后球员&#xff0c;很多人不了解老将意味着什么&#xff0c;很多打篮球的人都有一个感觉&#xff0c;在高中时代的时候&#xff0c;打球的时候经常在天上飞来飞去不觉得累&#…

Zookeeper原理和实战开发经典视频教程 百度云网盘下载

Zookeeper原理和实战开发 经典视频教程 百度云网盘下载 资源下载地址&#xff1a;http://pan.baidu.com/s/1o7ZjPeM 密码&#xff1a;r5yf 转载于:https://www.cnblogs.com/heitaok/p/6979781.html