实用非阻塞同步：实时系统的方法

"这篇论文是2001年USENIX年度技术会议的论文，探讨了在实时系统中实现实用的非阻塞同步方法。作者Michael Hohmuth和Hermann H¨artig来自德国德累斯顿工业大学计算机科学系。他们提出了一种结合锁自由（lock-free）和无等待（wait-free）同步技术的方法论，明确了在不同情况下应使用哪种技术。" 正文: 在实时系统中，确保任务的及时执行和确定性至关重要。传统的锁定机制可能会导致阻塞，从而影响系统性能和实时性。这篇论文《务实的非阻塞实时系统同步》提出了一个解决这一问题的新方法，它结合了两种不同的同步技术：锁自由和无等待。 锁自由（Lock-Free）技术允许并发执行的线程在不使用互斥锁的情况下访问共享数据，减少了阻塞的可能性，但不是所有操作都能用简单的单指令原子操作（如Compare-and-Swap，CAS）来实现。论文限制了锁自由机制的使用，仅在单个CAS操作足以满足需求的情况下使用，以降低复杂性和提高效率。 无等待（Wait-Free）同步则保证每个线程都能在有限步骤内完成操作，无需等待其他线程。这种技术提供了更高的确定性，但在某些场景下可能过于昂贵。论文中，作者展示了如何将Brinch Hansen的监视器（等同于Java的`synchronized`方法）在他们的机制上实现，这证明了这些机制的灵活性和适应性。 此外，作者详细描述了如何利用这些机制重新实现了流行的微内核接口L4。与原始实现相比，他们的内核能够对所有操作的执行时间进行限制，从而增强了实时性。这样的改进对于需要严格时序控制的实时系统来说，具有显著的优势，因为它可以预测并控制任务的执行时间。 通过这种方式，论文为设计高效率、高性能的实时系统提供了一个实用的框架，它不仅考虑了同步的效率，还兼顾了实时性的要求。这种方法对于开发人员来说是一种宝贵的指导，可以帮助他们在设计实时系统时做出更明智的选择，减少潜在的延迟和系统阻塞，提升系统的整体性能。