Linux内核并发控制与锁机制 · 课程目录

01并发与竞态

SMP、中断、抢占 · 临界区与竞态条件 · 内核并发控制层次与原则

整型/位原子操作 · 原子变量API · 内存屏障 · 驱动实战

03自旋锁 (Spinlock)

原理与适用 · spin_lock/spin_unlock · 中断变体 · 死锁注意

04信号量 (Semaphore)

计数特性 · down/up · 与自旋锁对比 · 阻塞上下文应用

05互斥锁 (Mutex)

设计哲学 · mutex_lock/unlock · 与信号量区别 · 死锁检测

06读写锁 (RWLock)

自旋读写锁 · 信号量读写锁 · 性能权衡

无锁读取 · rcu_read_lock/assign · 宽限期 · 链表实战

08完成量 (Completion)

一次性同步 · wait_for_completion/complete · 内核线程同步

09顺序锁 (Seqlock)

写优先 · write_seqlock/read_seqbegin · 时间戳读取

10Per-CPU 变量

无锁访问 · 静态/动态定义 · 统计计数实战

11互斥机制对比与选型

锁对比表格 · 场景选锁 · 锁嵌套 · lockdep工具

12中断上下文并发控制

中断锁规则 · Softirq/Tasklet · 中断屏蔽与自旋锁

13内核抢占与并发

抢占原理 · preempt_disable/enable · 锁交互

14SMP 系统锁优化

MESI协议 · NUMA亲和性 · 读写锁性能 · RCU优势

15死锁预防与检测

四个必要条件 · 锁顺序/分级 · lockdep · 经典案例

16内核内存屏障

编译器屏障 · CPU屏障(mb/rmb/wmb) · DMA · 驱动实战

17等待队列 (Wait Queue)

阻塞机制 · wait_event/wake_up · 事件驱动应用

18内核线程与并发

kthread_create/stop · 锁使用 · 与用户进程同步

19文件系统并发控制

inode锁/dentry锁 · 事务日志 · VFS · ext4实例

20网络子系统并发控制

协议栈锁层次 · socket锁 · NAPI并发

21设备驱动并发控制

字符设备并发 · 中断/进程共享数据 · DMA同步

22内核并发调试技术

printk/动态调试 · ftrace · kprobe · crash分析

23RT-Preempt 锁机制

spinlock→rt_mutex · 优先级继承 · 延迟优化

24用户态与内核态锁交互

futex原理 · 用户/内核锁协作 · 异步IO并发

25内核锁性能分析

锁竞争瓶颈 · perf工具 · 粒度优化 · 无锁数据结构

26原子操作与内存排序深入

ARM/x86内存模型 · Load-Acquire/Store-Release · C11原子 · 自旋锁底层

27同步机制综合案例

多核网卡驱动 · 块设备IO · 内存管理 · 进程调度并发

28内核锁机制演进

BKL消亡 · RCU演进 · 调试基础设施 · 未来并发模型

29内核并发编程最佳实践

命名规范 · Sparse/Coccinelle · 代码审查 · 社区约定

30课程总结与实战考核

知识体系回顾 · 经典面试题 · 并发安全字符设备 · 学习路径