6、内核同步技术解析

内核同步技术解析

1. 内核控制路径概述

可以将内核想象成一个响应请求的服务器，这些请求既可能来自CPU上运行的进程，也可能来自发出中断请求的外部设备。内核的部分操作并非串行执行，而是采用交错方式，这就可能引发竞态条件，需要通过适当的同步技术来控制。

内核控制路径是内核为处理各种中断而执行的一系列指令。每个内核请求由不同的内核控制路径处理，通常会执行多个不同的内核函数。例如，用户模式进程发出系统调用请求时，system_call()函数开始该特定内核控制路径，ret_from_sys_call()函数结束它。

内核请求的发出方式有多种：
- 用户模式进程执行时引发异常，如执行int 0x80汇编指令。
- 外部设备通过IRQ线向可编程中断控制器发送信号，且相应中断已启用。
- 内核模式进程引发页面错误异常。
- 多处理器系统中，内核模式进程引发处理器间中断。

内核控制路径与进程类似，但更为基础。它没有关联的描述符，且不是通过单个函数调度，而是通过在内核代码中插入停止或恢复路径的指令序列来调度。

在简单情况下，CPU按顺序从第一条指令执行到最后一条指令。但在以下情况时，CPU会交错执行内核控制路径：
- 进程切换发生，只有在调用schedule()函数时才会发生进程切换。
- CPU在运行内核控制路径且中断启用时发生中断，此时第一个内核控制路径会被中断，CPU开始处理另一个内核控制路径来处理该中断。
- 执行可延迟函数，可延迟函数可由多种事