linux 线程安全，linux有必要学吗

Linux中的spinlock机制[四] - API的使用

在Linux内核中，spinlock机制是用于实现线程安全的锁。尽管在实际编程中，开发者通常使用更为简洁的`spin_lock()`函数，但其背后实际涉及多层的调用。首先，`spin_lock()`调用的是`_raw_spin_lock()`，这层函数内部使用了`inline`函数，以减少调用开销，提高执行速度，但牺牲了调试的便利性。内核提供配置选项`CONFIG_INLINE_SPIN_LOCK`供用户选择是否使用这种优化。针对单核环境（UP），`_raw_spin_lock()`的实现更简单，其核心在于关闭调度，避免线程间切换，通过`preempt_disable()`函数实现这一目的。随着向内层递进，函数名前的下划线`_`数量增加，最终在`__raw_spin_lock()`中，通过`preempt_disable()`关闭调度，体现了spinlock的“忙碌循环”锁的语义。

在UP系统中，由于不存在多个CPU对共享变量的并发访问问题，`spin_lock()`的作用退化为简单地关闭调度，等同于`preempt_disable()`。选择支持spinlock相关函数对于同时支持UP和SMP系统非常重要，只需在内核配置中选择是否启用`CONFIG_SMP`即可。

在多核系统（SMP）中，spin_lock()的作用更为关键，因为需要防止多个CPU同时访问共享变量，而不仅仅是线程调度。为了确保线程在持有spinlock期间不受中断影响，可以使用`spin_lock_irq()`函数，它结合了`spin_lock()`和`local_irq_disable()`的功能，可以在加锁的同时关闭中断。为了适应中断嵌套的可能，`spin_lock_irqsave()`和`local_irq_save()`更为常用，前者在UP环境中退化为后者，主要用于记录中断状态。

在spinlock的API选择上，需要考虑不同的上下文环境。在进程上下文中，如果变量不会与hardirq或softirq共享，`spin_lock()`是最高效的选择。如果变量仅与softirq共享而不与hardirq共享，应使用`spin_lock_bh()`，它结合了`spin_lock()`和`local_bh_disable()`，在确保安全的同时减少不必要的中断关闭。在hardirq上下文，由于Linux不支持硬中断嵌套，此时可以直接使用`spin_lock()`。在softirq上下文中，如果变量可能与硬中断共享，应使用`spin_lock_irqsave()`，以防止死锁。

总的来说，在选择锁时，需要清楚地认识到竞争锁的对手是谁，以避免潜在的死锁。spin_lock_irqsave()和spin_lock_bh()在特定场景下可以有效防止死锁，但并非所有情况都适用，更多复杂的死锁场景和解决办法将被深入探讨。在实际应用中，确保对spinlock机制有深入理解是避免死锁的关键。

linux的epoll_wait以及epoll_ctl是否线程安全

epoll_wait和epoll_ctl在Linux环境下均具备线程安全性。epoll_wait含有acquire语意，epoll_ctl则携带release语意。简单来说，若epoll_wait后能够获取到特定新fd的事件，则对应的epoll_ctl操作前发生的内存修改都将可见。然而，在内核的旧版本中可能存在某些bug，比如以下情况：

在32/49的错误记录中，epoll存在可能导致事件遗漏的问题，特别是在使用EPOLL_CTL_MOD指令时。这表明在某些场景下，epoll机制可能无法正确处理内存修改，从而影响事件的正确性。

异步可重入函数与线程安全函数等价吗

异步可重入函数与线程安全：两者并非等价

在Unix/Linux的世界里，信号的分发犹如一颗无形的定时炸弹，能够在任何时刻以软中断的形式打断任意运行中的线程，只要该线程未屏蔽该信号（即使在信号处理器的上下文中也是如此）。

以线程安全的函数pthread_mutex_lock为例，其在保护共享资源时表现出色，然而并非异步可重入。设想这样一个场景：一个工作线程A执行代码片段：

pthread_mutex_lock(&gLock);

change_some_thing();

pthread_mutex_unlock(&gLock);

当线程A在调用pthread_mutex_lock时，若恰逢信号触发，信号处理器接手执行，它可能会在类似中断处理的环境中重入这段代码。此时，如果线程A的锁操作尚未完成，信号处理器中的pthread_mutex_lock调用由于其非异步可重入性，极有可能破坏gLock的状态，引发程序死锁或其他异常情况，后果不堪设想。

这种问题在Unix/Linux系统中并不罕见，但对于Windows环境，情况大相径庭。Windows的C运行时库虽然保留了信号的接口，但更多是出于历史原因的兼容。在Windows中，信号通过特定线程进行分发，避免了线程打断，使得线程安全函数在信号处理器中可用。相比之下，Windows的结构异常处理（SEH）机制更接近Unix/Linux的信号处理，但控制性更强。

异步可重入与线程安全，两者在Unix/Linux和Windows下各有其特点。Unix/Linux的信号机制虽然强大，但在多线程环境中却显得复杂，仿佛是用户态的“意外闯入者”。相比之下，Windows的处理方式更为稳定，尽管可能缺少信号的即时性，但对程序员而言，线程安全的统一性无疑更具吸引力。

总的来说，理解并区分异步可重入和线程安全的重要性在于，它们在不同操作系统架构下的行为差异，这直接影响了程序的健壮性和效率。在设计和编程时，务必考虑到这些特性，以确保在各种环境下都能得到预期的执行效果。