操作系统——Linux的4种锁机制

约定不等于承诺〃 2022-11-25 10:14 90阅读 0赞

### 文章目录 ###

*   *  Linux的4种锁机制
     *   *  互斥锁：mutex
         *  读写锁：rwlock
         *  自旋锁：spinlock
         *  RCU
         *  互斥锁和读写锁的区别：
     *  相关例题

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请你讲述一下互斥锁（mutex）机制，以及互斥锁和读写锁的区别  
参考回答：

## Linux的4种锁机制 ##

### 互斥锁：mutex ###

互斥锁：mutex，用于保证在任何时刻，都只能有一个线程访问该对象。当获取锁操作失败时，线程会进入睡眠，等待锁释放时被唤醒。

### 读写锁：rwlock ###

读写锁：rwlock，分为读锁和写锁。处于读操作时，可以允许多个线程同时获得读操作。但是同一时刻只能有一个线程可以获得写锁。其它获取写锁失败的线程都会进入睡眠状态，直到写锁释放时被唤醒。 注意：写锁会阻塞其它读写锁。当有一个线程获得写锁在写时，读锁也不能被其它线程获取；写者优先于读者（一旦有写者，则后续读者必须等待，唤醒时优先考虑写者）。

*  适用于读取数据的频率远远大于写数据的频率的场合。

### 自旋锁：spinlock ###

自旋锁：spinlock，在任何时刻同样只能有一个线程访问对象。但是当获取锁操作失败时，不会进入睡眠，而是会在原地自旋，直到锁被释放。这样节省了线程从睡眠状态到被唤醒期间的消耗，在加锁时间短暂的环境下会极大的提高效率。但如果加锁时间过长，则会非常浪费CPU资源。

### RCU ###

RCU：即read-copy-update，在修改数据时，首先需要读取数据，然后生成一个副本，对副本进行修改。修改完成后，再将老数据update成新的数据。使用RCU时，读者几乎不需要同步开销，既不需要获得锁，也不使用原子指令，不会导致锁竞争，因此就不用考虑死锁问题了。而对于写者的同步开销较大，它需要复制被修改的数据，还必须使用锁机制同步并行其它写者的修改操作。在有大量读操作，少量写操作的情况下效率非常高。

### 互斥锁和读写锁的区别： ###

1）读写锁区分读者和写者，而互斥锁不区分

2）互斥锁同一时间只允许一个线程访问该对象，无论读写；读写锁同一时间内只允许一个写者，但是允许多个读者同时读对象。

## 相关例题 ##

1.  两个进程访问临界区资源，会不会出现都获得自旋锁的情况？  
    参考回答：  
      单核cpu，并且开了抢占可以造成这种情况。
2.  请问就绪状态的进程在等待什么？  
    参考回答：  
      被调度使用cpu的运行权
3.  怎么唤醒被阻塞的socket线程？  
    参考回答：  
      给阻塞时候缺少的资源。
4.  如何设计server，使得能够接收多个客户端的请求  
    参考回答：  
      多线程，线程池，io复用。
5.  死循环+来连接时新建线程的方法效率有点低，怎么改进？  
    参考回答：  
      提前创建好一个线程池，用生产者消费者模型，创建一个任务队列，队列作为临界资源，有了新连接，就挂在到任务队列上，队列为空所有线程睡眠。改进死循环：使用select epoll这样的技术。
6.  请你说一说死锁产生的必要条件？  
    参考回答：
    
     *  互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用。
     *  请求与保持条件：一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放。
     *  不剥夺条件:进程已获得的资源，在末使用完之前，不能强行剥夺。
     *  循环等待条件:若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。