抢占式内核和非抢占式内核

Linux 内核有两个空间，一个是内核空间一个是用户空间，如果一个进程正在内核态执行的时候，允许内核打断他的执行，让另一个进程执行，那么这个内核就是可抢占式内核。

还有一种情况就是，进程执行到内核态的时候，不允许进程切换，就是说，一定要等到进程自己释放CPU使用权，这个内核就是非抢占式内核。

抢占式内核的优点非常明显，就是可以优先让那些优先级大的任务先执行，可以打断低优先级的进程，但是缺点也比较明显，就是内核抢占导致的问题就是要保护全局变量，静态变量，因为这些变量存在全局区，很有可能被打断后导致全局变量被修改。

非抢占式内核的缺点也很明显，不能让高优先级进程优先执行，我都拉肚子了，你还不让我上厕所，不得憋死我啊，优点也是很明显，非抢占式内核也不担心函数的可重入问题，因为一个时间片只有一个进程在内核空间执行，全局变量也不会被未知的纂改。

非抢占式内核的任务调度逻辑

抢占式内核的任务调度逻辑

内核抢占的设计逻辑

内核做什么事情呢？

内核的主要工作就是分配CPU时间给各个进程使用，并执行处于就绪态的高优先级的进程，我们知道进程有三种状态，一个是就绪态，一个时执行态，一个时阻塞态，阻塞也就是睡觉了，他自己没事情干了，就睡觉了，就绪就是早上起床去排队准备上地铁，成功上了地铁其实就是进入了执行态了。

Linux 的调度是基于分时技术，因为CPU的时间被分成时间片，给每个就绪态的进程分一个时间片，调度算法不会在意那些阻塞的进程的，毕竟你们都睡觉了，我就不给你们准备午饭了，就调度这些就绪的进程好了。

那什么时候可以被调度呢？

中断和系统调用，中断执行结束后，内核调度器，如果只是说内核的话，有点笼统，内核里面有一个调度器专门用来调度进程的，这个内核调度器就去判断，当前是不是需要重新调度，系统调度也是一样，Linux 内核有无数个系统调度函数，而且系统调度会阻塞，阻塞的时候，CPU如果没事干会非常闲，那就需要调度到其他进程上去执行。

关于调度的知识后面再继续说明，我们先通过CPU的调度说明一个问题，因为多进程调度的原因，肯定会存在一个问题，就是资源竞态。

什么是资源竞态呢？

就是有多个进程去操作一个资源，可以是一个文件，一个变量等待，造成的结果就是不符合预期结果。

什么是内核同步？

我们在上一章说了原子操作，如果多进程对同一个资源操作，就有可能造成这个变量的不确定性，内核同步就是为了解决这种不确定的问题而出现的。

举个例子

有一个房间A里面放了一个篮球，房间没有锁，小明喜欢打篮球，这一天，他没有上课，来到了A房间拿走了篮球，小龙也喜欢打篮球，这一天，小龙也没有上课，小龙也想去A房间拿篮球，发现篮球没有了，所以小龙就没有篮球打了，小龙很生气，就跟老师说，为什么谁拿走了篮球也不知道，被偷了都不懂，为什么不给房间上个锁？

然后学校的老师听了小龙的建议，在A房间上了个锁，锁的钥匙就老师自己拿着，然后，又来了，小明又想去A房间拿篮球，这时候，发现房间上锁了，就只好去找老师拿钥匙，小明拿了钥匙过来开锁拿走了篮球，然后把A房间锁上了。

这时候，小龙也想去打篮球了，小龙就去找老师，老师说，钥匙已经被小明拿走了，要等小明把钥匙还回来，你才可以拿到钥匙，小龙就在旁边看书等着，这时候，小明把钥匙还回来了，老师把钥匙给了小龙，小龙就拿着钥匙开心的去A房间开房拿篮球了。

内核同步的方法

内核信号量

老师突然发现，我应该给那些公共场所的教室都上锁，这样才能安全一些，嗯，就应该这么办？

但是电脑室有十几台电脑，只配一把钥匙感觉不够用，所以老师就配了和电脑数量一样的钥匙，拿到钥匙的同学才可以开门进去使用电脑，没有钥匙的同学要先去老师那里申请钥匙。

这个就是Linux 内核里面的信号量，内核信号量是一种睡眠的锁，如果有一个任务试图获得一个不可用的信号量时，信号量就会把这个任务放到一个等待队列里面，让这个任务睡眠，等这个信号量可以用后，再把这个任务唤醒。

信号量这个代码往上就很多了，我建议大家看代码好是直接用内核源码来看，分开看很多东西都不是很明白，作为一个Linux 开发者，自己下载一份Linux源码应该是标配了吧，毕竟是开源的。

互斥锁

信号量可以用很多把钥匙，钥匙资源只有一个，那么就只能配一把钥匙，这时候就是二值信号量，也叫做互斥锁。

自旋锁

自旋锁和上面的大区别就是，自旋锁等待的时候不会睡眠，会继续使用CPU时间，会不断的查询锁的状态，直到获取锁，所以我们如果使用自旋锁的时候，应该使用在那些临界区时间片非常短的资源上，要不然长时间占用CPU，这是对CPU性能的一大挑战。

至于这几个的代码实现方式，想放到下个章节再说明，我认为理解其中的原理，比如何实现更加重要，除了这些，还有有读写锁等等