在Linux设备驱动中，我们必须要解决的一个问题是：多个进程对共享资源的并发访问，并发的访问会导致竞态。 1、并发和竞态 并发（Concurrency）：指的是多个执行单元同时、并行的被执行。...常见的互斥机制包括：中断屏蔽，原子操作，自旋锁，信号量，互斥体等。...4、总结 由上文可知，为了解决 并发导致的竞态问题 高性能的编译器编译乱序问题 高性能的CPU带来的执行乱序问题 CPU和ARM处理器提供的内存屏障指令等，这也是内核锁存在的意义。
1.互斥锁 互斥锁可以确保同一时间只有一个线程能访问指定数据。...互斥锁的用法：在访问共享资源前对资源加锁，访问完成后对资源解锁。 一个线程对共享资源加互斥锁以后，其他试图对共享资源加互斥锁的线程就会阻塞，直到当前资源的锁被释放。...写模式和互斥锁很像，一次只有一个线程可以访问。...自旋锁和互斥锁的区别是，自旋锁机制在获得锁之前会一直忙等，而不会让线程因为阻塞而休眠。...条件变量被用来阻塞一个线程，当条件不满足时，线程解除互斥锁并等待条件成立。当条件成立的时候，线程重新给互斥锁加锁。 条件变量相当于给互斥锁加了if-else，if条件满足时才允许加锁。
今天我们学习Linux线程互斥的话题。Linux同步和互斥是Linux线程学习的延伸。但这部分挺有难度的，请大家做好准备。那我们就正式开始了。...关于原子性的理解 如图，三个执行流 问：如果线程1申请锁成功，进入临界资源，正在访问临界资源区的时候，其他线程在做什么？ 答：都在阻塞等待，直到持有锁的线程释放锁。...当持有锁的线程被切下来的时候， 是抱着锁走的，即使自己被切走了，其他线程依旧无法申请锁成功，也就无法继续向后执行。 这就叫作：江湖上没有我，但依旧有我的传说。...所以对于其他线程而言，有意义的锁的状态，无非两种：①申请锁前，②释放锁后 所以，站在其他线程的角度来看待当前持有锁的过程，就是原子的。 所以，未来我们在使用锁的时候，要遵守什么样的原则呢？...如图： 我们假设有线程A，B两个线程，A想要获得锁 锁内存储的数据就是int类型的1。 A线程中有数字0。 ①：movb $0，%al：将线程A中的1move到寄存器中。
如果内核控制路径发现自旋锁空闲，则申请加锁然后执行。相反，如果发现锁已经被其它CPU上的内核控制路径占用，它就会一直自旋，就是在循环查看锁是否已经释放，直到该锁被释放。...自旋锁的自旋过程就是一个忙等待的过程。也就是说，正在等待的内核控制路径正在浪费时间，因为什么也不干。...但是，大部分的内核资源加锁的时间可能仅为毫秒的几分之一，因此，释放CPU使用权再获取可能比一直等待更消耗时间。所以，自旋锁使用的场合就是，内核资源的占用时间一般比较短，且是多核系统的时候。...2 自旋锁结构实现 Linux内核系统中，自旋锁spinlock_t的实现主要使用了raw_spinlock_t结构，这个结构的实现，参考下面的代码： typedef struct raw_spinlock...raw_lock 表示自旋锁的状态，依赖于具体的架构实现。 break_lock 标志着进程正在忙等待锁（仅当内核同时支持SMP和内核抢占时才会出现）。 接下来，我们分析加锁的流程。
）完成，内核线程是独立运行在内核空间的标准进程。...内核线程和普通的进程间的区别在于内核线程没有独立的地址空间，mm指针被设置为NULL；它只在内核空间运行，从来不切换到用户空间去；并且和普通进程一样，可以被调度，也可以被抢占。...实际上，内核线程只能由其他内核线程创建，linux驱动模块中可以用kernel_thread()，kthread_create()/kthread_run()两种方式创建内核线程，另外还可以用第三方库（...linux内核设计与实现 3版>>书中说，内核线程是内核态的标准进程。...这个函数的英文注释里很明确的说明： 创建并启动一个内核线程。
自旋锁：如果内核配置为SMP系统，自旋锁就按SMP系统上的要求来实现真正的自旋等待，但是对于UP系统，自旋锁仅做抢占和中断操作，没有实现真正的“自旋”。...在Linux内核中，自旋锁通常用于包含内核数据结构的操作，你可以看到在许多内核数据结构中都嵌入有spinlock，这些大部分就是用于保证它自身被操作的原子性，在操作这样的结构体时都经历这样的过程：上锁-...如果内核控制路径发现自旋锁“开着”（可以获取），就获取锁并继续自己的执行。...相反，如果内核控制路径发现锁由运行在另一个CPU上的内核控制路径“锁着”，就在原地“旋转”，反复执行一条紧凑的循环检测指令，直到锁被释放。...不过，自旋锁通常非常方便，因为很多内核资源只锁1毫秒的时间片段，所以等待自旋锁的释放不会消耗太多CPU的时间。
今日更新了Linux线程的内容 欢迎大家关注点赞收藏⭐️留言 自旋锁 概述 自旋锁是一种多线程同步机制，用于保护共享资源免受并发访问的影响。...在多个线程尝试获取锁时，它们会持续自旋（即在一个循环中不断检查锁是否可用）而不是立即进入休眠状态等待锁的释放。这种机制减少了线程切换的开销，适用于短时间内锁的竞争情况。...如果标志位为 true （即锁已被其他线程占用），线程会在一个循环中不断自旋等待，直到锁被释放。...可能引起活锁：当多个线程同时等待一个锁时，如果没有适当的退避策略，可能会导致所有线程都在不断检查锁状态而无法进入临界区，形成活锁。...Linux提供的自旋锁系统调用 int pthread_spin_lock(pthread_spinlock_t *lock); int pthread_spin_trylock(pthread_spinlock_t
：多个写线程不能同时进行写操作 具体来说，读写锁的行为如下： 读操作（共享锁）： 如果没有线程正在持有写锁，那么多个线程可以同时获得读锁并执行读取操作。...// 在写操作期间，不允许其他线程获取读锁或写锁 pthread_rwlock_wrlock 用于获取写锁。写锁是独占的，即任何一个线程持有写锁时，其他线程不能获得读锁或写锁。...即使你创建了两个写者线程，只有一个线程能在某一时刻获得写锁，另一个线程必须等待，直到当前持有写锁的线程释放它。...Linux 提供的自旋锁系统调用 #include int pthread_spin_lock(pthread_spinlock_t *lock); int pthread_spin_trylock....°★* 】那么本篇到此就结束啦，如果有不懂 和 发现问题的小伙伴可以在评论区说出来哦，同时我还会继续更新关于【Linux】的内容，请持续关注我 ！！
读写锁、自旋锁归为一类，但RCU与它们不同的是——RCU支持多个读者和单一写者并发进行，并且读者是无锁的，因此RCU适用于读密集型的应用场景。...存在多个写者时必须加锁进行保护，示例中使用的是自旋锁，实际使用中可以根据需要选择不同的锁。...for_each_process()是内核中遍历任务（进程）列表的宏。...深入理解 Linux 的 RCU 机制 RCU锁原理与实现 再谈Linux内核中的RCU机制 Non-Preemptible RCU soft lockup: zap_pid_ns_processes...Linux RCU 内核同步机制 深入剖析Linux RCU原理（二）-渐入佳境 【Linux 内核源码分析】RCU机制
1 读/写自旋锁概念 自旋锁解决了多核系统在内核抢占模式下的数据共享问题。但是，这样的自旋锁一次只能一个内核控制路径使用，这严重影响了系统的并发性能。...为此，Linux内核提出了读/写自旋锁的概念。也就是说，没有内核控制路径修改共享数据的时候，多个内核控制路径可以同时读取它。...如果有内核控制路径想要修改这个数据结构，它就请求读/写自旋锁的写自旋锁，独占访问这个资源。这大大提高了系统的并发性能。...（2）调用sev指令，唤醒正在执行WFE指令的内核控制路径。...通过上面的分析可以看出，读写自旋锁使用bit31表示写自旋锁，bit30-0表示读自旋锁，对于读自旋锁而言，绰绰有余了。
1.开场白 环境： 处理器架构：arm64 内核源码：linux-5.11 ubuntu版本：20.04.1 代码阅读工具：vim+ctags+cscope 在linux系统中， 我们接触最多的莫过于用户空间的任务...，像用户线程或用户进程，因为他们太活跃了，也太耀眼了以至于我们感受不到内核线程的存在，但是内核线程却在背后默默地付出着，如内存回收，脏页回写，处理大量的软中断等，如果没有内核线程那么linux世界是那么的可怕...本文力求与完整介绍完内核线程的整个生命周期，如内核线程的创建、调度等等，当然本文还是主要从内存管理和进程调度两个维度来解析，且不会涉及到具体的内核线程如kswapd的实现，最后我们会以一个简单的内核模块来说明如何在驱动代码中来创建使用内核线程...6.除了初始化阶段0号内核线程和kthreadd本身，其他所有的内核线程都是被kthreadd内核线程来间接创建。...2.kthreadd的诞生 盘古开天辟地，我们知道linux所有任务的祖先是0号进程，然后0号进程创建了天字第一号的1号init进程，init进程是所有用户任务的祖先，而内核线程同样也有自己的祖先那就是
线程通常被定义为一个进程中代码的不同执行路线。从实现方式上划分，线程有两种类型：“用户级线程”和“内核级线程”。...用户线程指不需要内核支持而在用户程序中实现的线程，其不依赖于操作系统核心，应用进程利用线程库提供创建、同步、调度和管理线程的函数来控制用户线程。...这种线程甚至在象 DOS 这样的操作系统中也可实现，但线程的调度需要用户程序完成，这有些类似 Windows 3.x 的协作式多任务。另外一种则需要内核的参与，由内核完成线程的调度。...而内核线程则没有各个限制，有利于发挥多处理器的并发优势，但却占用了更多的系统开支。...Windows NT和OS/2支持内核线程。Linux 支持内核级的多线程。
虽然讲解完了内核线程的创建过程，但是似乎又少点什么，那么下面我们来看两个细节：内核线程执行处理函数和内核线程上下文切换细节： 7.内核线程执行处理函数细节 内核线程执行到处理函数要从fork说起： 7.1...内核中创建内核线程用例 下面我们来看下，内核中创建内核线程为系统服务的用例，我们只提及不讲解具体的服务逻辑。...用例1：linux系统中，当内存不足时，会唤醒kswapd内核线程来进行异步内存回收，下面我们来看他的创建过程： mm/vmscan.c kswapd_init ->for_each_node_state...(kswapd, pgdat, "kswapd%d", nid) //使用kthread_run结构创建并唤醒创建的内核线程 执行kswapd函数 用例2：Linux软中断是下半部的一种机制，一般对效率要求较高的场景会使用到...内核模块代码：kthread_demo.c #include linux/module.h> #include linux/kernel.h> #include linux/init.h> #include
文章目录 一、内核线程概念 二、内核线程、普通进程、用户线程 三、内核线程、普通进程区别 四、内核线程主要用途 五、内核线程创建函数 kernel_thread 源码 一、内核线程概念 ---- 直接...由 Linux 内核 启动的线程 , 被称为 " 内核线程 " ; " 内核线程 " 是一种 特殊进程 , 独立运行在 " 内核空间 " , 其将 " 内核函数 " 委托给 独立进程 , 该 " 独立进程..." 与 其它进程 ( 包括 普通进程 , 内核自身 , 用户级线程 ) 并行执行 ; " 内核线程 " 也称为 " 守护进程 " ; 二、内核线程、普通进程、用户线程 ---- 在 【Linux 内核...】进程管理 ( 进程特殊形式 | 内核线程 | 用户线程 | C 标准库与 Linux 内核中进程相关概念 | Linux 查看进程命令及输出字段解析 ) 一、进程特殊形式 ( 内核线程 | 用户线程...-5.6.18\include\linux\sched.h 四、内核线程主要用途 ---- 内核线程主要用途 : 内存同步 : 周期性执行如下同步操作 , 同步 " 修改的内存页 " 与 " 页来源块设备
Java线程与Linux内核线程的映射关系Linux从内核2.6开始使用NPTL （Native POSIX Thread Library）支持，但这时线程本质上还轻量级进程。...Java里的线程是由JVM来管理的，它如何对应到操作系统的线程是由JVM的实现来确定的。Linux 2.6上的HotSpot使用了NPTL机制，JVM线程跟内核轻量级进程有一一对应的关系。...线程的调度完全交给了操作系统内核，当然jvm还保留一些策略足以影响到其内部的线程调度，举个例子，在linux下，只要一个Thread.run就会调用一个fork产生一个线程。...Java线程在Windows及Linux平台上的实现方式，现在看来，是内核线程的实现方式。...看图： Java线程与Linux内核线程的映射关系 （说明：KLT即内核线程Kernel Thread，是“内核分身”。
【深入理解Linux内核锁】三、原子操作 1、原子操作思想 原子操作（atomic operation），不可分割的操作。...同时，Linux内核提供了两类原子操作的接口，分别是针对位和整型变量的原子操作。...内核源码4.19，刚看是看的时候，有点摸不着头脑，因为定义的地方和引用的地方较多，不太容易找到，后来才慢慢得窥门径。...:( 原来内核通过各种宏定义将其操作全部管理起来，宏定义在内核中的使用也是非常广泛了。...内核锁的原子操作，原子操作分为两种：整型变量的原子操作和位原子操作。
【Linux内核锁】二、中断屏蔽 1、中断屏蔽思想 中断屏蔽，正如其名，屏蔽掉CPU的中断响应功能，解决并发引起的竞态问题。 在进入临界区前屏蔽中断，这么做有什么好处，以及有什么弊端？...弊端在于： Linux内核中，除了系统进程调度依赖中断，还有一些异步I/O等众多操作都依赖中断，因此长时间屏蔽中断是很危险的，会对系统造成严重影响，因此也要求临界区代码要简短。...因此，并不能解决SMP多CPU引发的竞态 因此，单独使用中断屏蔽通常不是一种值得推荐的避免竞态的方法 2、Linux内核中断屏蔽的实现 2.1 Linux内核提供的API接口 关于中断屏蔽，Linux内核所提供的接口如下...3、总结 该篇文章，主要了解以下几点： 中断屏蔽的思想 中断屏蔽的好处与不足 Linux内核提供的中断屏蔽接口 中断屏蔽的基本汇编实现
1 互斥锁 在线程实际运行过程中，我们经常需要多个线程保持同步。 这时可以用互斥锁来完成任务。...然则没有划定，若是有writer在期待写锁，该若何？ 还好，Linux有pthread_rwlockattr_setkind_np这个函数。...3 自旋锁 自旋锁是SMP架构中的一种low-level的同步机制。 当线程A想要获取一把自旋锁而该锁又被其它线程锁持有时，线程A会在一个循环中自旋以检测锁是不是已经可用了。...持有自旋锁的线程在sleep之前应该释放自旋锁以便其它线程可以获得自旋锁。...（在内核编程中，如果持有自旋锁的代码sleep了就可能导致整个系统挂起） Pthreads提供的与Spin Lock锁操作相关的API主要有： intpthread_spin_destroy(pthread_spinlock_t
使用实例如下： #include linux/spinlock.h> // 定义自旋锁 spinlock_t my_lock; void my_function(void) { spin_lock...而互斥锁则不是，前面说互斥锁加锁失败，线程会出让CPU，这个过程其实是由内核来完成线程切换的，因此加锁失败时，1）首先从用户态切换至内核态，内核会把线程的状态从「运行」状态设置为「睡眠」状态，然后把 CPU...切换给其他线程运行；2）当互斥锁可用时，之前「睡眠」状态的线程会变为「就绪」状态（要进入就绪队列了），之后内核会在合适的时间，把 CPU 切换给该线程运行。...而自旋锁在当前线程获取锁失败时不会进行线程的切换，而是一直循环等待直到获取锁成功。因此，自旋锁不会切换至内核态，也没有线程切换开销。...为了支持内核抢占，内核引入了preempt_count字段，该计数初始值为0，每当使用锁时+1，释放锁时-1。
Linux线程的互斥锁（mutex）是用于保护共享资源的同步机制，确保在多线程环境中，多个线程不会同时访问或修改同一个资源，从而避免数据竞争或不一致的问题。...当一个线程想要访问受保护的共享资源时，它首先必须尝试锁定互斥锁，如果锁已经被其他线程持有，则它必须等待，直到锁被释放。 当线程完成对资源的操作后，它需要解锁互斥锁，以便其他线程可以访问该资源。...互斥锁的工作原理： 锁定（lock）：线程调用pthread_mutex_lock()，如果互斥锁已经解锁，则该线程成功锁定，并进入临界区访问共享资源；如果锁已被其他线程占有，则当前线程将阻塞，直到锁被释放...在Linux下，线程互斥锁主要通过POSIX线程库（pthread）来实现，通常的步骤包括： 初始化互斥锁：使用pthread_mutex_init()或直接用静态初始化PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER...如果互斥锁已经被其他线程锁住，调用线程将进入阻塞状态，直到该互斥锁被解锁。
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