Linux下的锁种类及其研究

Linux作为操作系统，要保证各个利用程序之间的活动的一致性，就一定要引入锁的概念，提供进程临界资源的访问控制功能，避免多个进程间的相互干扰。锁的实现就构成了Linux系统的核心技术。下面将详细介绍Linux系统中的各种锁和对锁的研究。

Linux系统中的锁种类主要有原子锁、文件锁、延迟锁、自旋锁和内核锁等，它们都有区别的功能和特性，下面将分别研究这几种锁。

首先是原子锁，它是使用内核原子操作来实现的一种经典锁。原子操作按位设置标志的的变量，他的本质是一个无锁的原子对象，履行指令的时候不会遇到任何专门的锁指令，也不会被中断。原子锁在实现上比较简单，但是需要常常进行原子比较交换操作，因此占用了大量的CPU性能资源。

其次是文件锁，是一种为文件系统提供在文件层面上访问控制的机制，它可以保证多个进程同时写入一个文件时对它的正确性和更新性。另外，文件锁还可以用于死锁恢复类型的程序，确保多个程序的一致性。

接下来是延迟锁，它是利用于多处理器系统的一种锁，它可以保证当一个进程进入临界区时，其他进程只能延续等待，不能继续履行。他的实现原理是制止一个处理器履行在其他处理器上锁定的页面上的代码，直到为此处理器上锁该页面的处理器时才允许它履行该页面上的代码。

下面是自旋锁，它是在特定场景中使用的一种锁，它会自旋尝试获得锁，直到成功获得锁，或超越设置的最大尝试次数。使用这类锁时，被锁定线程不会主动进入眠眠状态，这样当其他线程释放锁时，它可以立即辨认释放，并及时取得锁，而不用等待操作系统的调度。

最后介绍的是内核锁，它是为了保护内核空间的安全性来实现的一种锁，可以保证多个进程在多处理器环境下，对同一个内核数据结构的正确性和一致性。现代操作系统常常使用这类锁，来避免多个程序对数据结构做出毛病的访问。

以上是Linux系统中的几种锁的介绍，这几种锁在保证Linux系统的正确性和一致性方面都发挥了重要作用。研究锁的技术触及到操作系统的许多层次，如设计原子操作的算法，决定各个锁的优先级，建立进程的调度模型等，是一项极具挑战性的工作。

综上所述，Linux系统中的锁种类子：原子锁、文件锁、延迟锁、自旋锁和内核锁，都是系统实现正确性和一致性的重要工具，在操作系统中得到了广泛的使用。对Linux锁的研究非常有必要，可以大大提高系统的性能，更好的服务于人类社会的发展。