для предотвращения параллельного изменения структур данных, подобных очередям ожидания, в Linux используются спин-блокировки. Фактически в коде ядра переменные синхронизации встречаются во многих местах. Далее будет предоставлен краткий обзор конструкций синхронизации, доступных в Linux.
Более ранние ядра системы Linux имели просто одну большую блокировку ядра (big kernel lock (BLK)). Это решение оказалось крайне неэффективным, особенно для многопроцессорных платформ (поскольку мешало процессам на разных процессорах одновременно выполнять код ядра). Поэтому было введено множество новых точек синхронизации (с гораздо большей избирательностью).
Linux предоставляет несколько типов переменных синхронизации, которые исполь- зуются внутри ядра и доступны приложениям и библиотекам на пользовательском уровне. На самом нижнем уровне Linux предоставляет оболочки вокруг аппаратноподдерживаемых атомарных инструкций с помощью операций atomic_set и atomic_read. Кроме этого, поскольку современное оборудование изменяет порядок операций с па- мятью, Linux предоставляет барьеры памяти. Использование таких операций, как rmb и wmb, гарантирует, что все относящиеся к памяти операции чтения-записи, предше- ствующие вызову барьера, завершаются до любого последующего обращения к памяти.
Чаще используемые конструкции синхронизации относятся к более высокому уровню. Потоки, не желающие осуществлять блокировку (из соображений производительности или точности), используют обычные спин-блокировки, а также спин-блокировки по чтению-записи. В текущей версии Linux реализуется так называемая билетная (ticket- based) спин-блокировка, имеющая выдающуюся производительность на SMP и мульти- ядерных системах. Потоки, которым разрешено или которые нуждаются в блокировке, используют такие конструкции, как мьютексы и семафоры. Для выявления состояния переменной синхронизации без блокировки Linux поддерживает неблокируемые вы- зовы, подобные mutex_trylock и sem_trywait. Поддерживаются и другие типы перемен- ных синхронизации вроде фьютексов (futexes), завершений (completions), блокировок «чтение — копирование — обновление» (read — copy — update (RCU)) и т. д. И наконец, синхронизация между ядром и кодом, выполняемым подпрограммами обработки пре- рываний, может также достигаться путем динамического отключения и включения соответствующих прерываний.