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同步互斥实战：Linux内核futex与读写锁实现

共计 30 章节

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同步互斥概述

并发编程中的竞态条件 · 临界区概念 · 同步与互斥的基本原理

同步互斥概述并发编程

Linux内核同步机制总览

自旋锁 · 信号量 · 互斥锁

Linux内核同步机制总览

原子操作基础

Linux内核atomic_t · 原子加减 · 原子位操作

原子操作基础Linux

自旋锁实现原理

spinlock_t结构 · raw_spinlock · 自旋等待与中断上下文使用

自旋锁实现原理spinlock

信号量与互斥锁

semaphore结构 · down/up操作 · mutex结构

信号量互斥锁

读写锁概念

读者-写者问题 · 读写锁的优势 · 内核读写锁spinlock与rwlo…

读写锁概念读者

内核读写锁实现

rwlock_t结构 · read_lock/write_lo… · 公平性与性能权衡

内核读写锁实现rwlock

futex诞生背景

用户态锁的痛点 · 系统调用开销 · futex的设计目标

futex诞生背景

futex系统调用接口

futex()函数原型 · FUTEX_WAIT · FUTEX_WAKE

futex系统调用接口

futex字与uaddr

用户空间futex变量 · 32位对齐要求 · 原子操作与内存序

futex哈希表与等待队列

内核futex_hash_bucke… · futex_q结构 · 挂起与唤醒流程

基于futex的互斥锁（PI fut… · fastpath与slowpath

PI futex与优先级继承

优先级反转问题 · rt_mutex · pi_futex实现细节

futex读写锁设计

用户态读写锁需求 · futex_rwlock结构 · 读计数与写标志

futex读写锁设计

futex读写锁读路径

读锁获取fastpath · 读锁竞争slowpath · FUTEX_WAIT_BITSET

futex读写锁读路径

futex读写锁写路径

写锁获取 · 写锁等待 · 写锁释放与唤醒读者/写者

futex读写锁写路径

futex读写锁释放与唤醒

写锁释放唤醒所有读者 · 读锁释放唤醒等待写者

futex读写锁释放

futex读写锁公平性

写者饥饿问题 · FUTEX_LOCK_PI与FUTE…

futex读写锁公平性

futex性能分析

用户态无竞争开销 · 系统调用次数 · 与pthread_rwlock对比

futex性能分析

futex与RCU结合

读端RCU保护 · 写端futex互斥 · 无锁读路径优化

futex调试与跟踪

ftrace跟踪futex事件 · perf统计 · 死锁检测

futex安全与漏洞

历史CVE案例 · futex_requeue竞态 · 用户态指针校验

futex在glibc中的应用

pthread_mutex实现 · pthread_rwlock实现 · NPTL架构

futex在Android/bionic中的实现

bionic pthread实现差异 · futex系统调用封装

futexAndroid/bion…

futex在实时系统中的挑战

确定性延迟 · 优先级继承 · PREEMPT_RT补丁

futex实时系统

futex替代方案

Linux restartsysca… · 用户态MCS锁 · 用户态RCU

futex替代方案

futex与io_uring结合

异步futex操作 · io_uring futex指令 · 性能提升

futex未来演进

futex2系统调用 · 多字futex · NUMA感知futex

futex未来演进

实现一个基于futex的用户态读写锁 · 测试用例 · 性能基准

futex实现一个基于

课程总结与展望

同步互斥设计模式 · futex生态 · 内核社区发展方向

课程总结同步互斥设计模式