Linux内核面试题解析：自旋锁与信号量

"这是一份关于Linux内核面试题的资料，包含了30道经典问题，主要关注内核锁和同步机制。" 在Linux内核中，锁和同步机制是确保多线程和多处理器环境下正确性和性能的关键组件。以下是核心知识点的详细说明： 1. **自旋锁** (Spinlock): - 自旋锁是一种简单的同步原语，用于保护短时间的临界区，避免线程上下文切换的开销。 - `spin_lock_init()` 初始化自旋锁，`spin_lock()` 获取锁，`spin_unlock()` 释放锁。 - `spin_trylock()` 尝试获取锁，如果失败则立即返回，不进行自旋等待。 2. **信号量** (Semaphore): - 内核信号量：用于内核空间的同步，不可用于用户进程间通信。 - IPC信号量：用于用户进程间的通信，类似于SystemV的IPC机制。 - 初始值决定并发访问数量，值为1时作为互斥锁，仅允许一个任务访问。 - `down()` 试图获取信号量，如果失败则挂起任务，`up()` 释放信号量，可能唤醒等待任务。 - `sema_init()` 函数用于初始化信号量，设置其初始值。 3. **内核同步机制**： - Linux内核提供了多种同步机制，如读写锁、顺序锁、RCU(Read-Copy-Update)等，以适应不同的场景需求。 - 读写锁允许多个读取者同时访问，但写入者独占资源。 - 顺序锁用于保护读多写少且写操作不依赖当前读取状态的数据结构。 - RCU是一种延迟释放技术，用于在无锁情况下更新数据结构，减少锁竞争。 4. **中断处理与自旋锁**： - 在单处理器系统中，通常通过关闭中断来防止中断处理的并发。 - 多处理器系统中，自旋锁用于保护中断处理中的并发，防止持有锁的处理器被中断，导致其他处理器无法获取锁。 这些知识点是Linux内核编程和系统开发人员必备的基础，它们在理解和解决内核级的并发问题中至关重要。在面试中，对这些概念的深入理解和实际应用能力是评估候选人技术水平的重要标准。