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為什麼需要內核鎖?

多核處理器下，會存在多個行程處於內核態的情況，而在內核態下，行程是可以訪問所有內核資料的，因此要對共用資料進行保護，即互斥處理

有哪些內核鎖機制?

(1)原子操作

atomic_t資料類型，atomic_inc(atomic_t *v)將v加1

原子操作比普通操作效率要低，因此必要時才使用，且不能與普通操作混合使用

如果是單核處理器，則原子操作與普通操作相同

(2)自旋鎖

spinlock_t資料類型，spin_lock(&lock)和spin_unlock(&lock)是加鎖和解鎖

等待解鎖的行程將反復檢查鎖是否釋放，而不會進入睡眠狀態(忙等待)，所以常用於短期保護某段代碼

同時，持有自旋鎖的行程也不允許睡眠，不然會造成鎖死——因為睡眠可能造成持有鎖的行程被重新調度，而再次申請自己已持有的鎖

如果是單核處理器，則自旋鎖定義為空操作，因為簡單的關閉中斷即可實現互斥

(3)信號量與互斥量

struct semaphore資料類型，down(struct semaphore * sem)和up(struct semaphore * sem)是佔用和釋放

struct mutex資料類型，mutex_lock(struct mutex *lock)和mutex_unlock(struct mutex *lock)是加鎖和解鎖

競爭semaphore與mutex時需要進行行程睡眠和喚醒，代價較高，所以不適於短期代碼保護，適用於保護較長的臨界區

互斥量與semaphore的區別?

(1) mutex用於執行緒的互斥，信號線用於執行緒的同步

這是mutex和semaphore的根本區別，也就是互斥和同步之間的區別

互斥：是指某一資源同時只允許一個訪問者對其進行訪問，具有唯一性和排它性。但互斥無法限制訪問者對資源的訪問順序，即訪問是無序的

同步：是指在互斥的基礎上（大多數情況），通過其它機制實現訪問者對資源的有序訪問。在大多數情況下，同步已經實現了互斥，特別是所有寫入資源的情況必定是互斥的。少數情況是指可以允許多個訪問者同時訪問資源

(2) mutex值只能為0/1，semaphore值可以為非負整數

也就是說，一個mutex只能用於一個資源的互斥訪問，它不能實現多個資源的多執行緒互斥問題。semaphore可以實現多個同類資源的多執行緒互斥和同步。當semaphore為單值信號量是，也可以完成一個資源的互斥訪問

(3) mutex的加鎖和解鎖必須由同一執行緒分別對應使用，semaphore可以由一個執行緒釋放，另一個執行緒得到