critical的用法归纳 criticalsection函数怎么使用


critical的用法归纳 criticalsection函数怎么使用

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通过本文将了解到如下内容:
Linux系统的并行性特征互斥和同步机制Linux中常用锁的基本特性互斥锁和条件变量1.Linux的并行性特征
Linux作为典型的多用户、多任务、抢占式内核调度的操作系统,为了提高并行处理能力,无论在内核层面还是在用户层面都需要特殊的机制来确保任务的正确性和系统的稳定运行,就如同一个国家需要各种法律条款来约束每个公民的行为,才能有条不紊地运转 。
在内核层面涉及到各种软硬件中断、进线程睡眠、抢占式内核调度、多处理器SMP架构等,因此内核在完成自己工作的时候一直在处理这些资源抢占的冲突问题 。
在用户层面的进程,虽然Linux作为虚地址模式操作系统,为每个进程开辟了独立的虚拟地址空间,伪独占式拥有资源,但是仍然存在很多场景不得不产生多个进程共享资源的问题,来完成进程间的通信,但是在Go语言中进程间的通信使用消息来完成,处理地更优雅一些 。
在线程层面,线程作为进程的一部分,进程内的多个线程只拥有自己的独立堆栈等少量结构,大部分的资源还是过线程共享,因此多线程的资源占用冲突比进程更加明显,所以多线程编程的线程安全问题是个重难点 。
综上可知,无论在kernel还是user space都必须有一些机制来确保对于资源共享问题的解决,然后这个机制就是接下来要说的:同步和互斥 。
2.同步和互斥机制
基本概念同步和互斥的概念有时候很容易混淆,可以简单地认为同步是更加宏观角度的一种说法,互斥是冲突解决的细节方法 。
所谓同步就是调度者让任务按照约定的合理的顺序进行,但是当任务之间出现资源竞争,也就是竞态冲突时,使用互斥的规则强制约束允许数量的任务占用资源,从而解决各个竞争状态,实现任务的合理运行 。
同步和互斥密不可分,有资料说互斥是一种特殊的同步,对此我不太理解,不过实际中想明白细节就行,文字游戏没有意义 。
简单来说:
同步与互斥机制是用于控制多个任务对某些特定资源的访问策略同步是控制多个任务按照一定的规则或顺序访问某些共享资源互斥是控制某些共享资源在任意时刻只能允许规定数量的任务访问角色分类整个协调流程涉及的角色本质上只有三类:
不可独占的共享资源多个使用者调度者调度者需要为多个运行任务制定访问使用规则来实现稳定运行,这个调度者可以是内核、可以是应用程序,具体场景具体分析 。
重要术语要很好地理解同步和互斥,就必须得搞清楚几个重要术语:
竞争冒险(race hazard)或竞态条件(race condition)最早听说这个术语是在模电数电的课程上,门电路出现竞态条件造成错误的结果,在计算机里面就是多个使用者同时操作共享的变量造成结果的不确定 。
临界区临界区域critical section是指多使用者可能同时共同操作的那部分代码,比如自加自减操作,多个线程处理时就需要对自加自减进行保护,这段代码就是临界区域 。
3.Linux中常用的锁
在说锁之前还需要知道几个东西:信号量和条件变量 。
这两个东西和锁有一定的联系和区别,在不同的场合单独使用或者配合实现来说实现安全的并发,至于网上很多说互斥锁是一种信号量的特例,对于这种特例理解不了也罢 。
信号量和互斥锁的场景不一样,信号量主要是资源数量的管理(池化),实际用的频率远不如互斥锁,文字游戏着实无趣,实用主义至上,掌握高频工具的特点正确使用即可,大可不必过于学术派 。


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