读书笔记-Linux内核设计与实现-part 2
《Chapter 9~10 内核同步》
临界区（CS）：访问共享资源的代码段。
造成并发的原因：
- 中断
- 软中断和tasklet
- 内核抢占
- 睡眠及用户空间的同步
- 对称多处理器
锁的使用本身并不是难点，真正的挑战在于辨认出需要共享的数据和相应的临界区。
在最开始设计代码的时候就要想到要使用锁，而不是在完成代码后再去加锁。
interrupt-safe / SMP-safe / preempt-safe
预防死锁的一个比较方便的方法（不能彻底解决）：按顺序枷锁。
死锁的四个条件：
互斥（mutual exclusion），
请求与保持（hold and wait），
非剥夺（non-preempt），
循环等待（circular wait）。
Linux锁粒度越来越细，可扩展性也很好。
原子变量，原子位操作。
自旋锁：
自旋锁可以使用在中断处理函数中（这里不能使用信号量，因为信号量会导致睡眠）。
申请自旋锁前，先关本地中断（有接口实现关中断和申请自旋锁）。
针对数据结构加锁。
spin_try_lock()试图去获得某个自旋锁，如果该锁已被争用，立刻返回非零值，不会等待锁被释放。
读写自旋锁：共享读，互斥写。
错误使用读写自旋锁，导致死锁：
read_lock(&mr_rwlock);
write_lock(&mr_rwlock);//等待所有读者退出（包括自己这个读者）
信号量：
一种睡眠锁。1986年由Dijkstra提出，接口P()，V()（来自荷兰语Proberen和Vershogen，分别是探查和增加的意思，Linux中称为down(),up()）。
读写信号量。
互斥体：
可以睡眠的强制互斥锁。
完成变量：
一个任务完成后需要通知另一个任务，使用完成变量（completion variable）。
三个API：
init_completion(struct completion *); wait_for_completion(struct completion *); complete(struct completion *);
BKL大内核锁：
Linux支持单CPU到支持SMP过渡期的锁。
顺序锁：
u64 get_jiffies_64(){ unsigned long seq; u64 ret; do{ seq = read_seqbegin(&xtime_lock); ret = jiffies64; }while(read_seqretry(&xtime_lock,seq)); return ret; }
//写jiffies write_seqlock(&xtime_lock); jiffies_64 += 1; write_sequnlock(&xtime_lock);
顺序和屏障：
rmb()保证其后的读内存操作在其前的读内存操作之后执行（现代处理器中为优化流水线可能会有乱序执行的情况）。
wmb()与之类似，mb()是rmb()，wmb()两种屏障。
例如：a,b原来初始值为1,2；
| 线程1 | 线程2 |
| ④a=3; | --- |
| mb(); | --- |
| ① b=4; | ② c=b; |
| --- | rmb(); |
| --- | ③ d=a; |
如果没有mb(),rmb()，则可能发生c=4,d=1的情况（执行序列如图中序号，我们并不希望是这样的）。加上mb(),rmb()之后就避免了这种情况。
barrier()阻止编译器跨屏障对载入或存储操作优化。
《Chapter 11 定时器和时间管理》
#define time_before(unkown,know) ((long)(known)-(long)(unknow)<0)
x86 PIT(可编程中断时钟)
定时器：由这个结构体实现。
struct timer_list {
struct list_head entry; //定时器链表的入口
unsigned long expires; //以jiffies为单位的时值
void (*function)(unsigned long) //定时器处理函数
unsigned long data; //定时器处理函数的参数
struct tvec_t_base_s *base; //定时器内部值
}
延迟执行：
1、忙等：
忙等： while( time_before(jiffies, timeout) ); 忙等变体： while( time_before(jiffies, timeout) ) cond_resched();
2、内核接口：
void udelay(…);
void ndelay(…);
void mdelay(…);
3、schedule_timeout();