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主数据任务调度与同步规则的协同优化

📚 共计 30 章节

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调度与同步概述

并发编程的挑战、任务调度的基本概念、同步机制简介、协同优化的意义。

任务调度基础

调度器的工作原理、调度策略分类（抢占式/非抢占式）、调度队列模型。

调度器队列

同步原语（一）

互斥锁（Mutex）的实现原理、自旋锁（Spinlock）与信号量（Semaphore）的对比。

同步原语（二）

读写锁（RWLock）、条件变量（Condition Variable）、屏障（Barrier）的使用场景。

读写锁条件变量

调度算法（一）

先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、时间片轮转（RR）的优缺点分析。

调度算法（二）

优先级调度（Priority）、多级反馈队列（MLFQ）、完全公平调度（CFS）的演进。

锁的优化技术

锁粒度控制（粗锁/细锁）、锁分段（Lock Striping）、读写锁分离优化。

锁粒度分段

无锁编程（一）

CAS（Compare-And-Swap）操作、ABA问题及其解决方案。

无锁编程（二）

无锁队列（Lock-Free Queue）、无锁栈（Lock-Free Stack）的实现。

无锁队列无锁栈

任务依赖与DAG调度

有向无环图（DAG）建模、拓扑排序、依赖解析策略。

DAG拓扑排序

工作窃取（Work Stealing）算法

原理、双端队列（Deque）实现、负载均衡效果。

Work StealingDeque

线程池调度

线程池核心参数、任务队列设计、拒绝策略与动态扩缩容。

线程池扩缩容

协程与用户态调度

协程原理、栈管理、调度器实现（如Go的GMP模型）。

异步编程模型

Future/Promise模式、回调地狱、async/await的调度机制。

异步async/await

速率单调（RM）、最早截止时间优先（EDF）、资源预留。

分布式调度（一）

MapReduce调度、Spark的DAG调度器、Stage划分。

分布式调度（二）

Kubernetes调度器、Pod调度策略、亲和性与反亲和性。

分布式同步（一）

分布式锁（Redis/ZooKeeper实现）、Lease机制。

分布式锁Lease

分布式同步（二）

Paxos与Raft共识算法、Leader选举、日志复制。

乐观并发控制（OCC）、两阶段锁（2PL）、MVCC机制。

死锁与活锁

死锁的四个必要条件、死锁预防/避免/检测/恢复、活锁与饥饿。

优先级反转

问题描述、优先级继承、优先级天花板协议。

优先级反转继承

内存模型与内存屏障

指令重排序、happens-before规则、Store/Load屏障。

内存屏障happens-before

性能分析工具

perf、gprof、火焰图（Flame Graph）、调度延迟测量。

调度与同步的协同设计

锁竞争对调度的影响、调度感知的锁设计、协同优化案例。

协同设计锁竞争

案例研究（一）

数据库内核中的锁调度优化（如MySQL的InnoDB）。

InnoDB锁调度

案例研究（二）

操作系统内核调度（Linux CFS + RCU锁）。

案例研究（三）

高性能计算（HPC）中的任务调度与同步。

案例研究（四）

游戏引擎中的帧调度与多线程同步。

游戏引擎帧调度

异构计算调度、存算一体架构下的同步挑战、AI驱动的调度优化。

异构计算AI调度