6、内核同步与计时测量技术解析

内核同步与计时测量技术解析

在计算机系统中，内核的运行和计时测量是至关重要的部分。内核需要处理各种请求，而这些请求的处理方式可能会引发竞态条件，因此需要合适的同步技术。同时，计时测量驱动着无数的计算机活动，包括屏幕自动关闭、文件访问检查等。下面我们将详细探讨内核同步和计时测量的相关内容。

内核服务请求的处理方式

我们可以将内核想象成一个服务员，需要满足两种类型的请求：客户的请求和有限数量不同老板的请求。服务员采用的策略如下：
1. 如果服务员空闲时老板来电，服务员开始为老板服务。
2. 如果服务员正在为客户服务时老板来电，服务员停止为客户服务，开始为老板服务。
3. 如果服务员正在为一位老板服务时另一位老板来电，服务员停止为第一位老板服务，开始为第二位老板服务。服务完新老板后，再继续为前一位老板服务。
4. 其中一位老板可能会让服务员放弃当前正在服务的客户。服务完老板的最后一个请求后，服务员可能会暂时放弃当前客户，选择一个新客户。

这里，服务员执行的服务对应于 CPU 处于内核模式时执行的代码。如果 CPU 处于用户模式，服务员则被视为空闲。老板的请求对应于中断，而客户的请求对应于用户模式进程发起的系统调用或异常。

内核抢占

给内核抢占下一个好的定义出人意料地困难。初步来说，如果在被替换的进程执行内核函数（即处于内核模式）时可能发生进程切换，那么这个内核就是可抢占的。然而，在 Linux 以及其他实际操作系统中，情况要复杂得多：
- 在可抢占和不可抢占内核中，处于内核模式运行的进程都可以自愿放弃 CPU，例如因为它需要等待某个资源而进入睡眠状态。我们将这种进程切换称为计划进程切换。