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锁竞争分析与调优：从spinlock到RCU机制实战

共计 30 章节

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并发编程基础

并发与并行的区别 · 临界区与竞态条件 · 原子操作的概念

并发编程基础并发

锁的基本原理

锁的本质 · 锁的公平性与非公平性 · 锁的开销模型

锁的基本原理锁的本质

自旋锁(Spinlock)原理

自旋锁的工作机制 · 忙等待与上下文切换的权衡 · 自旋锁的适用场景

Spinlock自旋锁

自旋锁实现分析

Linux内核spinlock_t结… · 自旋锁的API · 自旋锁的变体(raw_spinloc…

自旋锁实现分析Linux

自旋锁性能瓶颈

缓存行 bouncing · 伪共享(False Sharing)… · 自旋锁导致的CPU占用率飙升

自旋锁性能瓶颈bouncing

自旋锁调优实战

减少临界区长度 · 使用per-CPU变量 · 锁拆分与锁粒度细化

自旋锁调优实战减少临界区长度

读写锁(RW Lock)原理

读写锁的语义 · 读者与写者的优先级策略 · 读写锁的适用场景

读写锁实现分析

Linux内核rwlock_t结构 · 读写锁的API · 读写锁的公平性问题

读写锁实现分析Linux

读写锁性能陷阱

写者饥饿问题 · 读者偏向导致的性能下降 · 读写锁在NUMA架构下的表现

读写锁性能陷阱写者饥饿问题

互斥锁(Mutex)原理

互斥锁与自旋锁的区别 · 睡眠等待与唤醒机制 · 互斥锁的适用场景

互斥锁实现分析

Linux内核mutex结构 · 互斥锁的快速路径与慢速路径 · Mutex的乐观自旋优化

互斥锁实现分析Linux

互斥锁性能调优

避免锁嵌套 · 使用锁顺序避免死锁 · Mutex与Spinlock的选择策…

互斥锁性能调优避免锁嵌套

信号量(Semaphore)原理

计数信号量与二值信号量 · 信号量的P/V操作 · 信号量的适用场景

Semaphore信号量

信号量实现分析

Linux内核semaphore结构 · 信号量的API · 信号量与互斥锁的对比

信号量实现分析Linux

RCU(Read-Copy-Update)机制原理

RCU的核心思想 · 宽限期(Grace Period)概… · RCU的适用场景

RCURead-Copy-Up…

RCU实现分析

Linux内核RCU实现 · rcu_read_lock/rcu_… · synchronize_rcu与ca…

RCU实现分析

RCU与读写锁对比

RCU的读端无锁优势 · RCU的写端开销 · RCU在读者多写者少场景下的性能优势

RCU读写锁对比

RCU实战案例

链表保护 · 哈希表保护 · RCU在文件系统中的应用

RCU实战案例

锁竞争检测工具

perf lock · lockdep · ftrace的锁事件追踪

锁竞争检测工具perf

perf lock实战

使用perf lock record… · 识别热点锁

lockdep死锁检测

lockdep的工作原理 · lockdep的配置与使用 · 常见死锁模式分析

lockdep死锁检测

ftrace锁追踪

使用ftrace追踪锁的获取与释放 · 分析锁的持有时间分布

ftrace锁追踪

锁竞争性能分析

使用perf stat分析锁竞争导致… · 使用火焰图定位锁瓶颈

锁竞争性能分析perf

NUMA架构下的锁优化

NUMA感知的锁设计 · ticket spinlock与MC… · NUMA-aware分配策略

NUMA架构下的锁优化

MCS锁的工作机制 · 本地自旋与全局队列 · MCS锁在Linux内核中的应用

排队自旋锁(Queued Spinlock)

qspinlock的实现原理 · qspinlock的性能优势 · qspinlock的配置

无锁编程基础

CAS操作 · 内存屏障 · ABA问题与解决方案

无锁编程基础CAS

无锁数据结构实战

无锁栈 · 无锁队列 · 无锁哈希表的实现要点

无锁数据结构实战无锁栈

锁竞争调优综合案例

从自旋锁到RCU的演进 · 真实项目中的锁优化实践 · 性能对比数据

锁竞争调优综合案…RCU

课程总结与展望

锁竞争调优方法论总结 · 未来并发编程趋势 · 推荐学习资源

课程总结锁竞争调优方法论…