9. 词汇表

9.1 定义

• SMP 对称多处理器。
• UP 单处理器：只有一个处理器的系统。
• APIC 高级可编程中断控制器。
• 线程 线程是进程中的处理器活动。同一个进程可以有多个线程。这些线程共享进程地址空间，因此可以共享数据。
• pthread Posix 线程，由 Posix 标准定义的线程。
• 进程 正在执行的程序，及其环境。
• MTRR 内存类型范围寄存器
• APM 高级电源管理。
• FPU 浮点单元。也称为算术协处理器。
• IRQ 中断请求。
• EBDA 扩展 BIOS 数据区。
• ACPI 高级配置和电源接口。
• oops 内部内核错误。
• 集群 一组计算机，它们共同完成一个计算任务（在 Linux 社区中也称为 Beowulf）。

9.2 概念

• 数据竞争

  当两个进程想要并发地修改一个共享变量，而没有互相保护以避免对方进程的影响时，就会发生数据竞争。

  假设 A 是一个共享变量。假设 P1 和 P2 是两个访问这个变量的进程。这两个进程都在执行相同的操作：“将 A 读入临时变量（进程本地）；执行 tmp = tmp + 1；将 tmp 写入 A”。如果变量 A 没有被锁保护，那么执行结果可能与预期不符。例如，以下是不锁定 A 的两种情况示例

  case #1:
  A=0
  P1: read A -> tmp1 (so tmp1 is 0)
  P2: read A -> tmp2 (so tmp2 is 0)
  P1: tmp1 = tmp1 + 1 (so tmp1 is 1)
  P2: tmp2 = tmp2 + 1 (so tmp2 is 1)
  P1: tmp1 -> write A (so A is 1)
  P2: tmp2 -> write A (so A is 1)
  

  case #2:
  A=0
  P1: read A -> tmp1 (so tmp1 is 0)
  P1: tmp1 = tmp1 + 1 (so tmp1 is 1)
  P1: tmp1 -> write A (so A is 1)
  P2: read A -> tmp2 (so tmp2 is 1)
  P2: tmp2 = tmp2 + 1 (so tmp2 is 2)
  P2: tmp2 -> write A (so A is 2)
  

  为了避免这类问题，可以使用锁

  A=0:
  P1: lock A
  P1: read A -> tmp1 (so tmp1 is 0)
  P2: lock A (so P2 is blocked)
  P1: tmp1 = tmp1 + 1 (so tmp1 is 1)
  P1: tmp1 -> write A (so A is 1)
  P1: unlock A (so P2 is unblocked)
  P2: read A -> tmp2 (so tmp2 is 1)
  P2: tmp2 = tmp2 + 1 (so tmp2 is 2)
  P2: tmp2 -> write A (so A is 2)
  P2: unlock A
  

• 死锁

  这是一种互锁，当两个进程想要访问彼此互锁的共享变量时发生。例如，假设 A 和 B 是两个锁，P1 和 P2 是两个进程

  P1: lock A
  P2: lock B
  P1: lock B (so P1 is blocked by P2)
  P2: lock A (so P2 is blocked by P1)
  

  进程 P1 被阻塞，因为它正在等待 P2 解锁变量 B。然而，P2 也需要变量 A 来完成其计算并释放 B。因此，我们遇到了死锁。

  在这个例子中，问题非常简单。但是想象一下，在 200 万行代码（如 Linux 内核）中，有数百个锁的情况下会发生什么。 :-)