Operating system 如何在多核上实现锁

对于单处理器，锁定算法非常简单

Lock(threadID) {
  Disable Interrupts
  If lock is already owned by same thread{
    Restore Interrupts
    return
  }
  if lock is free {
    make lock busy
    set current thread as the owner of the lock
  }
  else {
     add threadID to the lock queue.
  }
  Restore Interrupts
  return
}

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但是我们如何在多处理器/多核系统中实现这段代码呢。如果两个内核/进程尝试为不同的进程提供相同的锁会怎么样。

互斥锁通常在单个内存值上实现。例如，锁可以是单个单词，当

0

时是自由的，当

1

时是锁定的。要获得锁，处理器将锁定内存总线（因此其他处理器无法读取或写入内存），读取单词的最新值，如果是

0

，则将其设置为

1

，然后解锁内存总线。要解锁，可将单词设置为

0

这是一个简单的例子，没有说明当锁被争用时会发生什么。不同的OSs使用不同的机制处理这些问题。Linux使用了一种叫做。我不确定Windows或Mac是做什么的

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尽管您发布的算法是正确的，但非内核代码无法禁用CPU中断，因此用户空间代码将倾向于在单个内核上使用原子操作。

我说考虑锁的最简单方法是原子交换指令。以下命令获取锁X

LOCK: set RegisterA = 1 Atomic_Exchange(X, RegisterA) //runs such that no other thread can work with X if RegisterA == 1: Means X was 1 when I esecuted the exchange thus someone else has the lock Since I do not have the lock, goto LOCK else: If A is zero, it means I was the first one to set X to 1, which means I own the lock UNLOCK: X = 0 锁定： 设置RegisterA=1 原子交换（X，RegisterA）//运行时没有其他线程可以使用X 如果RegisterA==1： 意味着当我切断交换时X是1，因此其他人拥有锁 既然我没有锁，就去锁吧 其他： 如果A为零，这意味着我是第一个将X设置为1的人，这意味着我拥有锁 解锁： X=0

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原子交换存在于大多数计算机中。英特尔x86有一条EXCHG指令用于此。仅供参考，Intel的x86还有一个比较和交换指令，可以为您处理获取和比较。基本上，它不是先进行交换，然后在软件中进行测试，而是使用硬件，仅当X==0时才进行交换。这将节省对变量X的额外写入，从而减少X的缓存未命中，从而提高性能

它只能通过原子操作完成，还是还需要系统调用（禁用中断）？