1.spinlock（linux kernel 自旋锁）
2.深入探秘高性能并发：C++如何在Linux巧妙应用Futex实现线程锁同步（ob_latch.cpp篇）大篇幅（3万字）
3.linux内核 文件锁
4.Linux 内核 rcu(顺序) 锁实现原理与源码解析
5.Linux：带你理解死锁（银行家算法详解）及死锁产生的锁x锁实现必要条件
6.Linux读写锁逻辑解析

spinlock（linux kernel 自旋锁）

       "锁"的使命在于保护临界资源，防止多CPU同时访问相同变量，源码避免数据一致性问题。锁x锁实现非原子变量的源码修改无法在单指令周期内完成，若CPU1更改变量中途，锁x锁实现CPU2访问该半成品变量，源码php租车系统源码可能导致严重后果。锁x锁实现解决方法是源码CPU1在修改变量前先"加锁"，CPU2在访问变量前也加锁，锁x锁实现由于已经被加锁，源码CPU2将原地等待锁释放。锁x锁实现CPU1完成修改后"解锁"，源码CPU2获取锁后加锁访问变量，锁x锁实现完成后解锁。源码自旋锁（spinlock）与信号量、锁x锁实现互斥锁不同，等待锁释放时不睡眠，而是自旋。不睡眠的优点是适用于中断上下文运行，且对于快速获取锁的场景效率更高。缺点是长时间等待锁释放会浪费大量CPU资源。

       spinlock适用于中断上下文和进程上下文，因此在内核中广泛应用。内核开发者关注其执行效率，spinlock方案经历了多次优化。简单介绍如下：

       首先，理解锁的优化，要从一个线程加锁，一千个线程等待锁的极端场景出发。有三种常见模式：

       1. CAS模式（Compare And Swap）：

       通过原子变量控制。加锁时，获取变量为1，获取锁后修改为0。解锁时，全屏花瓣飘落源码将变量修改回1。优点是简单易懂，但存在竞争随机性，等待时间不确定。

       2. Ticket模式：

       解决CAS模式的随机竞争问题。锁包含tail值，加锁时保存本地变量，将tail+1，与锁的head对比，若相等则持有锁。解锁时，将head+1，所有等待的线程重新读取内存，确认是否轮到自己持有锁。优点是实现公平，先到先得，但浪费CPU资源。

       3.MCS模式（Mellor-Crummey and Scott）：

       解决Ticket模式的CPU浪费问题。使用单向链表实现顺序通知，效率更高，但结构体中使用指针，占用内存空间。MCS相比Ticket多出4字节内存，但自旋锁在内核中频繁使用，追求极致效率的开发者不能容忍这种浪费。

       最终形态为qspinlock，基于MCS模式改进，节省内存开销，保持高效执行。使用步骤包括包含头文件、定义自旋锁、初始化、加锁解锁。商业免费整站源码API适应中断嵌套和进程混合加锁，不考虑中断抢占时有其他接口。源码路径包括kernel\locking\spinlock.c、kernel\locking\qspinlock.c和include\linux\spinlock.h。原理阐述较多，代码解析不多，简单查看spin的层级即可。spinlock方案的演进对开发者无感，内核开发者可以轻松升级spin方案。更多内容请参阅RTFSC专栏。

深入探秘高性能并发：C++如何在Linux巧妙应用Futex实现线程锁同步（ob_latch.cpp篇）大篇幅（3万字）

       通过实例学习C++的Futex应用，理解线程锁同步在OceanBase 4.0源码中的巧妙使用

       这篇文章详细介绍了如何在Linux环境下，利用C++的Futex实现线程锁同步，以开源项目ob_latch.cpp为例，探讨了自旋锁、互斥锁和等待队列的实现和优缺点。

       1. 自旋锁分析：通过low_try_lockA，自旋次数由max_spin_cnt控制，避免CPU资源浪费。

       2. 互斥锁-ObLatchMutex：提供try_lock, lock, wait三种加锁方式，分别对应不同的场景和策略。

       3. ObLatchWaitQueue：管理等待队列，确保公平调度，如wait阻塞锁的使用和唤醒机制。

       4. 锁的解锁逻辑：如ObLatchMutex的unlock，通过原子操作移除或减少锁的持有计数，必要时唤醒等待队列。

       5. 高级锁封装：如ObLatchWGuard等RAII类，自动管理锁的生命周期，确保资源安全。

       通过以上组件的组合，开发者可以灵活设计线程同步机制，保证多线程环境下资源访问的模拟科目一源码正确性和效率。

       如果你在项目中设计线程锁，可以根据这些原理和实例进行调整和优化。

linux内核 文件锁

       在Linux系统中，文件被视为共享的资源，尤其在多用户环境下。文件锁是一种关键机制，用于管理和控制对文件的并发访问，以避免资源竞争。主要有两种类型的文件锁：建议性锁和强制性锁。建议性锁要求进程在使用文件前检查并尊重现有锁，而强制性锁由内核执行，能确保写操作的独占性，但会降低性能。Linux中的lockf()和fcntl()函数提供了上锁功能，lockf()用于建议性锁，fcntl()则支持更多类型的锁，包括记录锁，其中读锁（共享锁）允许多个进程同时读取同一部分文件，而写锁（排斥锁）则确保同一时间只有一个进程能写入。

       记录锁进一步分为读取和写入两种，前者允许共享读取，后者则是排他的，确保文件同一部分的读写互斥。在实践中，如write_lock.c.c文件所示，写入锁作为互斥锁，确保写操作的原子性。读锁则是共享的，允许多个进程同时进行读取。

       了解这些概念有助于正确地在多线程或多用户环境中管理文件，避免数据冲突。如果你对Linux内核技术有兴趣，可以加入相关的小说 漫画系统 源码技术交流群，获取更多学习资源，如内核源码技术学习路线、视频教程和代码资料。

Linux 内核 rcu(顺序) 锁实现原理与源码解析

       结论是，Linux 内核中的 RCU（Read-Copy-Update）锁提供了一种无需阻塞的锁机制，旨在提高并发性能。传统的锁如自旋锁和互斥锁存在阻塞问题，而RCU锁通过读写分离、延迟删除策略来实现无锁或低阻塞的操作。

       RCU锁的核心原理是利用读写分离的策略。当有读任务 M 阅读链表时，写任务 N 可以在读任务完成后再进行修改，通过rcu_assign_pointer 修改指针，保留旧节点直到读任务结束。写任务通过synchronize_kernel等待所有读任务完成，而读任务则通过rcu_read_lock获取读锁，rcu_read_unlock释放，rcu_dereference访问数据。

       这种机制类似于垃圾回收机制，写者在操作后保留旧引用，直到所有读任务结束才删除。rcu_read_lock会禁止抢占，形成一个宽限期，确保读任务在读锁保护下完成，从而避免数据不一致。

       总的来说，RCU锁通过巧妙的策略，实现了低阻塞的并发控制，提高系统性能，而源码中的关键操作包括rcu_assign_pointer进行指针更新，synchronize_kernel等待读任务完成，以及读任务通过rcu_read_lock等函数进行锁的管理和数据访问。

Linux：带你理解死锁（银行家算法详解）及死锁产生的必要条件

       理解Linux中的死锁问题，特别是通过银行家算法来解决。死锁是一种程序执行过程中，多个线程因资源竞争而陷入无法继续的状态。死锁产生的关键条件包括互斥、请求与保持、不可抢占和循环等待。要预防死锁，可以尝试破坏这些条件，如采用"按序分配"策略，避免形成循环等待，以及在资源分配时考虑系统的安全状态。

       银行家算法的核心是，进程在运行前声明所需的资源数量，系统根据资源总量和进程声明进行分配。在分配过程中，系统会检查分配后的状态是否会导致安全问题，如死锁。若发现可能的死锁，算法会通过回溯资源分配或非阻塞加锁来解除死锁。在高性能应用中，无锁编程（如CAS锁、原子操作）是常用策略以提高程序性能。

       举例来说，如果有五个线程和三种资源，死锁检测与银行家算法主要关注资源分配的顺序和安全状态。正确理解这些概念，可以帮助避免死锁，确保资源的有效使用。学习资料和内核技术交流群可以在获取，内核源码技术学习路线和视频教程等资源也一应俱全。

Linux读写锁逻辑解析

       Linux的读写锁机制，如同一把精密的多线程调和器，巧妙解决并发世界中的读多写少困境。其核心数据结构，如rwsem（读写信号量），包含读写状态counter和任务管理信息，确保了读线程的并发性和写线程的互斥性。

       在内核设计中，当写线程尝试获取写锁时，可能会采取乐观自旋策略，若失败则会优雅地加入等待队列。rw_semaphore结构体中的关键成员，如task指针和队列，负责管理这些等待任务。对外API如down_read_trylock，为高效读取提供了可能，即使尝试失败也不会造成阻塞。

       读锁获取过程复杂而微妙，通过RWSEM_READER_BIAS快速路径和防止饿死的慢速路径，遵循公平原则。乐观偷锁机制允许临界区无写者时，高优先级读者尝试先入。若偷窃失败，读者会进入等待队列，队列超时机制确保效率与公平的平衡。

       当读线程加入等待队列，任务会被细致地处理，通过rwsem_add_waiter调整counter。特别是对于首位等待者，会设置RWSEM_FLAG_WAITERS标志。在尝试获取锁前，可能需要唤醒潜在的等待者，如owner离开或读锁持有者。释放读锁时，仅简单地减去counter，不移除owner，以减少复杂性。

       写锁的获取则更为严谨，rwsem_write_trylock会检查rwsem状态，成功则立即持有并标记，否则返回。写锁的获取过程涉及等待队列的操作和唤醒策略，保证了高优先级的请求能及时响应。

       在写锁持有者释放时，与读锁类似，仅清理owner，同时考虑writer可能对reader的抢锁影响。乐观自旋条件的判断，确保了在特定场景下的高效执行，如writer持有锁且未禁止自旋。

       OPPO内核团队在实际应用中，如手机交互场景，对Linux读写锁进行了优化，以降低延迟和提高吞吐量。深入研究5..内核源代码中的"Documentation\locking\"部分，你会发现更多优化细节。对于对技术感兴趣的读者，"内核工匠"公众号提供了丰富的技术内容。

       Linux的读写锁设计，如同一个精密的调和大师，它在并发世界中奏出了平衡、效率与公平的交响乐，无论在理论层面还是实际应用中，都展现出强大的适应性和灵活性，是多线程并发编程的有力工具。

Linux 内核：RCU机制与使用

       在学习Linux源码时，遇到带有__rcu后缀的数据结构，引发对RCU机制的好奇。RCU（Read-Copy Update）是数据同步机制，主要用于优化链表遍历读取效率，避免锁竞争和内存延迟，适用于读多写少的场景，如文件系统中频繁查找定位目录而目录修改相对较少的情况。

       RCU机制通过在读取数据时不对链表加锁，允许多线程同时读取，但当线程尝试修改数据时，必须加锁以保证数据一致性。这种机制显著提升了性能，尤其在大量读取少量修改的场景中。

       在Linux内核源码中，RCU的详细文档和实现源码可于Documentation/RCU/目录下找到。Paul E. McKenney为主要实现者，并整理了相关文章和链接供参考。

       RCU解决了多个关键问题：如在读取过程中，另一个线程可能删除或插入节点，RCU通过宽限期确保数据的完整性和一致性；发布-订阅机制确保插入的节点在读取时得到完整引用；并保证链表遍历的一致性，避免中间断开。

       RCU基于读-拷贝修改原理，允许读者无锁访问数据，而写者在进行修改时，先复制数据结构副本，修改副本后，通过回调函数在适当时机完成数据结构的更新或释放。这个适当时机由内核自动确定。

       RCU的核心在于允许并行的读取操作，同时对写操作进行延迟处理，通过读者信号和垃圾收集器确保数据的一致性和安全性。与传统锁机制相比，RCU减少了锁竞争和内存延迟，提升了性能。

       RCU通过grace period（宽限期）和quiescent state（静默状态）机制，确保写操作在所有读操作完成后执行，从而避免了数据不一致问题。RCU的实现包括rcu_read_lock和rcu_read_unlock，用于管理读操作的临界区，以及synchronize_rcu用于挂起写操作，直到所有读操作结束。

       在使用RCU保护共享数据结构时，读者可以自由访问，无需加锁；而写者在访问数据时，先复制副本进行修改，最后通过回调函数在适当时机执行真正的修改操作。这种机制确保了数据的一致性和安全性，同时避免了锁竞争的性能开销。

       RCU通过一系列核心API，如rcu_read_lock和rcu_read_unlock，以及synchronize_rcu，实现了读操作的并发性和写操作的延迟处理。读者通过这些API进入读临界区，而写者通过synchronize_rcu挂起，直到所有读操作完成。

       在实际应用中，RCU允许在不牺牲性能的情况下，处理大量读取和少量写入的操作。例如，在系统调用审计、路由表维护等场景中，使用RCU可以显著提升性能，同时减少锁竞争和内存延迟的问题。

       RCU机制虽然提升了性能，但也存在内存占用和写操作开销等问题。在考虑使用RCU时，需要权衡其带来的性能提升与内存使用和写操作的复杂性。