09 | 瞧一瞧Linux：Linux的自旋锁和信号量如何实现？

回答思考题：Linux 的读写锁，因为每次读锁加锁计数-1，所以最多支持0x01000000个进程并发读取共享数据。 这样的读写锁的不足：读或者写锁拿不到时忙等，可以优化成trylock，拿不到可以先干其他的，等一段时间再尝试拿锁。（不知道回答的对不对） 感悟：不论是单值信号量还是多值信号量，亦或是原始自旋锁、trylock版本自旋锁还是读写锁，各种机制的设计和优化都是为了资源（CPU等）的更合理更高效的使用而优化。互斥机制有很多，理解每种锁机制重要，但是理解我们的业务更重要，这样才能因地制宜选择合适的锁。 老师简明扼要，点到即止的文风太赞了，谢谢。

同步与锁 操作系统是让应用程序认为当前有超大的内存空间和强大的cpu来工作的硬件环境，但其实硬件没有这么强大。那如何解决呢？比如在单核cpu上可以用分时技术，让进程交替执行。对于一个进程来说，我们可以把一个进程变成了多个线程来执行。但这样就产生了同一个资源可以是内存的某一具体地址，可以是鼠标可以是磁盘上的某一文件被多个线程访问和修改的问题。这两节课提供了解决思路，一个是cosmos操作系统的方案，一个是linux的方案。 1.原子性。就是硬件执行指令时不被打断。对于x86是复杂指令集。一条指令可以做读修改内存值的操作，指令集中直接支持锁定操作。对于精简指令集，就相对麻烦些，硬件会提供bitband的操作。 2.中断控制是在执行时，防止中断信号突然来了把当前执行的过程打断了。 解决方法就是关闭中断。让中断信号等到可以通知时，才发起通知。 3.自旋锁。在多核的cpu环境下，当前核心的cpu要访问的资源是有可能被其他核的cpu来访问的。如果产生这种情况，那就让其他核的cpu自己执行空转。一直到当前核心的cpu把访问资源让出后，其他核的cpu通过检测到了可以访问资源，不在空转执行相关操作恢复正常运行。而这个过程就是自旋锁。这里会有一点浪费cpu的运行效率。毕竟有个cpu在空转。当空转时间过长时，浪费的效能更大。我们需要更好的利用cpu核的方式来解决这个问题。那就是互斥。 4.信号量 对于单一资源的信号量也可以说是互斥锁。 互斥锁和自旋锁的区别就是原来那个空转的核不再空转，而是把当前运行的线程或者进程睡眠去执行其他的线程或者进程了。 当资源被适当后，去通知睡眠线程或者进程。这就是信号量。linux下新版本的信号量在被移除。

这个排队自旋锁的实现方式感觉很风骚啊。关于读锁最大支持进程数是0x01000000（学友们都已经解答了）关于写饥饿的问题，既然写锁和读锁在同时获取锁状态时候写锁优先，那么就应该对读锁做一个限制，不能让读锁朝着最大数奔去。比如，系统检测到有写锁在等待，那么就限制新的读锁加入，等已经存在的读锁都释放了，写锁马上加锁更新资源。然后等待的读锁再开始加锁读取。这个等待的队列要分为读锁队列和写锁队列。优先处理写锁队列，在没有写锁的时候才能继续加读锁，如果有写锁等待，那么新的读锁不管超没超出那个最大数，都要进入读锁队列等待写锁完成后再开始自己的表演。

以后我就是第一东吹了😁！ 像这样的清晰明了，言简意赅的Linux内核源码解读实在是太少了，这样的文章读起来实在是太爽了，强烈小编安排一下东哥的下一个专栏叫做 《纵览Linux源码，小白也能学透》。 对于思考题答案，读并发进程的最大个数就是0x01000000，只要lock大于0都是可以共享数据的。 至于读写锁的不足，我个人觉得最不友好的点在于读写互斥上，由于读锁对写锁是互斥的，如果一直有人读，那么计数器一直小于0x01000000，加写锁时也一直小于0，写锁一直也不会成功，会陷入长时间的写饥饿状态，并且一直自旋，浪费CPU资源。 所以改进点就在于，给写进程配上一个休眠队列，待加锁失败进入队列休眠等待，待解读锁时判断计数器，决定是否唤醒队列中的写进程。 当然还有很多其它的优化点，欢迎大家集思广益~

回答一下思考题 1.理论上可以支持x01000000这么多进程，但实际上受限于文件句炳也就是文件描述符的限制，还有考虑多个线程的问题等等，注定最终远远小于这个值 2.读写锁造成写饥饿的情况是不是可以参考jdk的读写锁的实现，在条件等待队列中判断队列第一个元素是不是一个写进程，如果是写进程，让其直接优先获取锁.

文中： “//Linux没有这样的结构，这只是为了描述方便 typedef struct raw_spinlock { union { unsigned int slock;//真正的锁值变量 u16 owner; u16 next; } }raw_spinlock_t;” 这里老师为了帮助我们理解汇编代码构造了一个这样的结构体，我觉得，这个owner和next要被包在一个struct中才是老师想要表述的意思，不然owner和next的取值是一样的，都是低16位。

老师，我有两个问题想请教 1 。Linux自旋锁，如果一个进程在获取锁之后挂了怎么办，没人给owner +1了，后面排队的进程岂不是永远等不到锁释放？ 2。信号量那里，down是在链表的头部插入，up是唤醒链表的头部，这样不会有饥饿问题吗，链表后面的可能永远拿不到资源？

为什么这节里实现自旋锁的时候都没有关中断了呢？

感觉不学习汇编和c很多都看不懂

请问下为什么保存和恢复eflags那段代码用push pop而不是mov呢