中断与锁（第7 ，8，9，10 章节）

1. 延迟处理机制

延迟处理

中断特点

  • 中断处理程序不是可重入的。因为屏蔽了中断，根本不会发生切换。同类自旋锁是不可重入的
  • 中断处理进程，只能采用自旋锁（短期互斥原语），不能长期互斥原语（这会导致进程睡眠）
  • 随时都可能发生，异步的。

中断处理程序 —ksoftirqd

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ps -ef |grep ksoftirqd
root         3     2  0  2018 ?        00:00:06 [ksoftirqd/0]
root        29     2  0  2018 ?        00:00:01 [ksoftirqd/1]
root        34     2  0  2018 ?        00:00:00 [ksoftirqd/2]
root        39     2  0  2018 ?        00:00:00 [ksoftirqd/3]
root        44     2  0  2018 ?        00:00:00 [ksoftirqd/4]
root        49     2  0  2018 ?        00:00:00 [ksoftirqd/5]
root        54     2  0  2018 ?        00:00:00 [ksoftirqd/6]
root        59     2  0  2018 ?        00:00:00 [ksoftirqd/7]

流程

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结构

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/* 用于描述一个软中断 */
struct softirq_action
{
    /* 软中断的处理函数 */        
    void    (*action)(struct softirq_action *);
};

/* 6个软中断描述符都保存在此数组 */
static struct softirq_action softirq_vec[NR_SOFTIRQS] __cacheline_aligned_in_smp;


struct tasklet_struct
{
    struct tasklet_struct *next;      /* 指向链表下一个tasklet */
    unsigned long state;              /* tasklet状态 TASKLET_STATE_SCHED表示处于链表中，TASKLET*/
                                      /* _STATE_RUN表示正在运行*/
    atomic_t count;                   /* 禁止计数器，调用tasklet_disable()会增加此数，tasklet*/
                                      /* enable()减少此数 */
    void (*func)(unsigned long);      /* 处理函数 */
    unsigned long data;               /* 处理函数使用的数据 */
};
struct tasklet_head {
    struct tasklet_struct *head;
    struct tasklet_struct **tail;
};

2. 锁

读写锁 (ReentrantReadWriteLock)

特点

  • 可重入互斥锁（ reentrant mutex ）

同一线程对其多次加锁不会产生死锁。可重入互斥锁也称递归互斥锁

自旋锁

特点

  • 不可重入锁

若有同一线程两调用lock() ，会导致第二次调用lock位置进行自旋，产生了死锁

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可重入性

若一个程序或子程序可以“在任意时刻被中断然后操作系统调度执行另外一段代码，这段代码又调用了该子程序不会出错”，则称其为可重入（reentrant或re-entrant）的。

即当该子程序正在运行时，执行线程可以再次进入并执行它，仍然获得符合设计时预期的结果。

若一个函数是可重入的，则该函数应当满足下述条件：

  • 不能含有静态（全局）非常量数据。
  • 不能返回静态（全局）非常量数据的地址。
  • 只能处理由调用者提供的数据。
  • 不能依赖于单实例模式资源的锁。
  • 调用(call)的函数也必需是可重入的。

啥意思 就是

你在执行一个函数的时候，切换出去别人在执行同样的函数，或者其他函数。而不出问题

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改造后的自旋锁

例子

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public class SpinLock {
    private AtomicReference<Thread> owner =new AtomicReference<>();
    private int count =0;
    public void lock(){
        Thread current = Thread.currentThread();
        if(current==owner.get()) {
            count++;
            return ;
        }
        //compareAndSet(Thread expect, Thread update)
        //自旋锁的自旋就是体现在这里
        while(!owner.compareAndSet(null, current)){

        }
    }
    public void unlock (){
        Thread current = Thread.currentThread();
        if(current==owner.get()){
            if(count!=0){
                count--;
            }else{
                owner.compareAndSet(current, null);
            }

        }

    }
}
注意两点：
1. 修改之后，就可以重复进入代码区域了

中断与信号(11章节)

信号的特点

可重入性是函数编程语言的关键特性之一

  • 信号处理函数中只能调用可重入函数，而不能调用不可重入函数

塔山