Linux内核并发与同步ppt课件.ppt

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1、制作：平台研发部日期：2012-04-26作者：彭耀Linux内核并发与同步培训目的了解抢占式内核和SMP环境下的同步方法学习重点1、并发名词解释2、内核抢占实现分析3、中断处理4、linuxkernel同步方法TBS研发人员培训对象2小时彭耀培训讲师培训课时第一篇：并发名词解释竞态条件：两个或更多线程同时操作资源时将会导致不一致的结果。临界段：用于协调对共享资源的访问的代码段，坚持互斥原则，为解决竞态条件而产生。互斥锁确保对共享资源进行排他访问的软件特性。死锁由两个或更多进程和资源锁导致的一种特别情形，将会降低进程的工作效率。并发名字解释抢占（pree

2、mption）：kernel的一种调度特性，通过临时中断一个线程以执行另一个线程的方式来实现CPU共享。并发：并发是一种特性，即在同一时间段出现两个或更多进程并且这些进程彼此交互（例如，共享相同的资源）。UP：单处理器，靠抢占创造并行执行。SMP：对称多处理器，天然的并行执行，抢占也可以创造并行执行。并发名字解释第二篇：内核抢占实现分析内核抢占概述：2.6.x新的可抢占式内核是指内核抢占，即进程于内核空间，有更高优先级的任务出现时，如果当前内核允许抢占，则可以将当前任务挂起，执行优先级更高的进程。2.5.4版本之前，Linux内核是不可抢占的，高优先级的进程不

3、能中止正在内核中运行的低优先级的进程而抢占CPU运行。进程一旦处于核心态(例如用户进程执行系统调用)，则除非进程自愿放弃CPU，否则该进程将一直运行下去，直至完成或退出内核。内核抢占实现分析用户抢占：2.6.x新的可抢占式内核是指内核抢占，即进程于内核空间，有更高优先级的任务出现时，如果当前任务允许抢占，则可以将当前任务挂起，执行优先级更高的进程。2.5.4之前，Linux内核是不可抢占的，高优先级的进程不能中止正在内核中运行的低优先级的进程而抢占CPU运行。进程一旦处于核心态(例如用户进程执行系统调用)，则除非进程自愿放弃CPU，否则该进程将一直运行下去，直

4、至完成或退出内核。内核抢占实现分析用户抢占：内核即将返回用户空间的时候，如果needresched标志被设置，会导致schedule()被调用，此时就会发生用户抢占。用户抢占在以下情况时产生：1、从系统调返回用户空间。2、从中断处理程序返回用户空间。内核抢占实现分析不可抢占内核特点：不支持内核抢占的内核中，内核代码可以一直执行，到它完成为止。调度程序没有办法在一个内核级的任务正在执行的时候重新调度。内核代码一直要执行到完成(返回用户空间)或明显的阻塞为止。单CPU情况下，这样的设定大大简化了内核的同步和保护机制，可以分两步对此加以分析：内核抢占实现分析首先，不

5、考虑进程在内核中自愿放弃cpu的情况(也即在内核中不发生进程的切换)。一个进程一旦进入内核就将一直运行下去，直到完成或退出内核。即进程在内核中的执行是串行的，不用考虑多个进程同时执行所带来的并发问题，只需再考虑中断的情况。其次是自愿放弃CPU的情况，因为对CPU的放弃是自愿的、主动的，也就意味着进程在内核中的切换是预先知道的，不会出现在不知道的情况下发生进程的切换，内核范围内无需考虑并发问题。内核抢占实现分析为什么要内核抢占：实现内核的可抢占对Linux具有重要意义。首先，这是将Linux应用于实时系统所必需的。其次可解决Linux对多媒体(video,aud

6、io)等要求低延迟的应用支持不够好的缺陷。在Linux2.5.4版本发布时，可抢占被并入内核，同SMP一样作为内核的一项标准可选配置。内核抢占实现分析什么情况不允许内核抢占：为保证Linux内核在特殊情况下不会被抢占，抢占式内核使用了一个变量preempt_count，称为内核抢占锁。这一变量被设置在进程的PCB结构task_struct中。1、内核正进行中断处理；例如：#define__irq_enter()do{account_system_vtime(current);add_preempt_count(HARDIRQ_OFFSET);trace

7、_hardirq_enter();}while(0)//进入中断处理前会增加HARDIRQ_OFFSET。内核抢占实现分析2、内核正在进行中断上下文的BottomHalf处理；voidirq_exit(void){trace_hardirq_exit();//hardirqtextcontent计数减一//IRQ_EXIT_OFFSET=HARDIRQ_OFFSET-1，preempt_count>0sub_preempt_count(IRQ_EXIT_OFFSET);//如果没有上一行代码，这里逻辑判断必是falseif(!in_interrupt()&&

8、local_softirq_pendi