Linux内核：等待队列与自旋锁解析

"Linux内核中的等待队列与Buzz锁机制" 在Linux内核中，等待队列（wait_queue）是一种重要的机制，用于处理进程在等待系统资源时的挂起与恢复。当进程需要访问的数据或资源不可用时，如描述中提到的VFS inode不在缓存中，该进程会被添加到等待队列中。等待队列由`task_struct`结构的指针组成，每个`task_struct`代表一个进程，并通过`next`指针链接在一起。根据进程的等待状态，它可以是可中断（INTERRUPTIBLE）或不可中断（UNINTERRUPTIBLE）。可中断的进程在等待期间可以响应信号或定时器，而不可中断的进程则不会被任何外部事件唤醒，除非资源变为可用。 当进程被挂起，调度器会接手并选择其他可运行的进程，将等待的进程从运行队列中移除。一旦资源准备好，进程的状态会从等待变为就绪，然后重新放入运行队列，等待下次调度。等待队列不仅用于同步对系统资源的访问，还在实现如信号量这样的同步原语中扮演关键角色。 接下来，11.5章节提到了Buzz锁，也称作自旋锁。自旋锁是一种简单但有效的保护共享数据结构或代码段的方法。在任何时候，只允许一个进程访问被称为临界区的代码。自旋锁的核心是一个整数变量，初始值为0。当一个进程试图进入临界区时，它会尝试将该锁设置为1。如果锁已被设置为1，表示其他进程正在使用临界区，这个尝试获取锁的进程就会在一个循环中“自旋”（不释放CPU），等待锁变为可用。这个过程必须是原子的，确保在检查和修改锁的过程中不会被中断。大多数现代CPU提供了原子操作指令支持自旋锁的实现。自旋锁适用于那些持有锁的时间非常短的情况，因为它避免了进程上下文切换的开销，但在持有锁时间较长的情况下，可能会浪费CPU资源。 总结来说，等待队列和自旋锁是Linux内核中进行并发控制和同步的重要机制。等待队列用于处理进程的挂起与恢复，而自旋锁则用于保护短暂的临界区访问，确保多线程环境中的数据一致性。这些机制是高效、可靠的内核级并发编程的基础，广泛应用于各种系统资源的管理和同步。