linux锁的粒度原理,linux内核无锁化及细粒度锁实现.doc

锁是用于保护共享资源的一种同步机制。在多线程或多进程的环境下，为了避免不同线程或进程之间对共享资源的竞争而导致的数据不一致性问题，需要对共享资源进行加锁和解锁操作。Linux内核中的锁主要包括自旋锁、互斥锁、读写锁等。

锁的粒度指的是锁的范围。锁的粒度越细，锁的范围越小，竞争就越少，同时也会带来更多的开销。锁的粒度越粗，锁的范围越大，竞争就越多，但是开销也会相应的减少。

Linux内核中的锁粒度主要有以下几种：

1. 大内核锁：锁住整个内核，粒度最大，开销最小。

2. 自旋锁：锁住某个代码段，粒度较小，开销较小；

3. 信号量：锁住某个资源，粒度较小，开销较大；

4. 读写锁：读锁和写锁分别锁住读和写操作，粒度较细，开销较大。

为了避免锁的竞争，Linux内核还提供了无锁化技术。无锁化技术通过使用原子操作、RCU等机制来避免锁的竞争，从而提高多线程程序的并发性能。

另外，Linux内核中还实现了细粒度锁。细粒度锁是指将锁的粒度进一步缩小，以减少锁的竞争和开销。细粒度锁的实现通常涉及到数据结构的设计和算法的优化，需要在保证正确性的前提下，尽可能地减少锁的竞争和开销。

相关问题

linux线程锁的粒度

Linux线程锁可以根据需要选择不同的粒度，常见的包括进程级别的锁、线程级别的锁和读写锁。其中，进程级别的锁（如信号量）可以用于不同进程间的同步，而线程级别的锁（如互斥锁和条件变量）则用于同一进程内的不同线程间的同步。读写锁则允许多个线程同时访问共享资源的情况，提高了并发性能。选择锁的粒度需要根据实际场景和性能需求来决定。

为什么说ConcurrentHashMap在jdk1.8以后锁的粒度更细？

ConcurrentHashMap在JDK 1.8以后锁的粒度更细是因为引入了基于CAS（Compare and Swap）的并发控制机制。在JDK 1.8之前，ConcurrentHashMap使用了分段锁（Segment Locking）来实现并发访问控制，即将整个数据结构分成多个段，每个段都有自己的锁。这种锁的粒度较大，在高并发场景下可能会导致竞争激烈，限制了并发性能的提升。

而JDK 1.8引入了新的数据结构设计——红黑树（Red-Black Tree），并且使用CAS操作来实现节点的插入、删除等操作。这样一来，不再需要使用分段锁，而是可以对每个节点进行细粒度的并发控制。通过将链表转化为红黑树，大大减少了链表长度过长时的搜索时间，提高了并发访问的效率。

总结来说，JDK 1.8以后的ConcurrentHashMap通过CAS和红黑树的引入，使得锁的粒度更细，减少了竞争，提高了并发性能。