1. 原子操作
原子操作：保证指令以原子方式执行
内核提供整数和位的原子操作。
1.1. 原子整数操作
只能为类型是atomic_t进行原子整数操作（定义在<linux/types.h>）：
typedef struct {
volatile int counter; //SPARC只能用24位，后8位为锁
} atomic_t
操作可在<asm/atomic.h>找到，这里不细述。
原子操作只保证原子性，不保证顺序性，后者需要用屏障指令实现。
64位的原子整数位atomic64_t，定义和操作基本和上面一样。
1.2. 原子位操作
定义在<asm/bitops.h>。不需要特定的数据类型，操作参数通常为一个指针和一个偏移，即可实现原子位操作。
2. 自旋锁
锁最多只能被一个线程持有，其它线程一直循环等待锁重新可用。
该锁不能长时间持有（否则浪费处理器时间），只适合短期轻量加锁，但避免了上下文切换。
接口定义在<linux/spinlock.h>中，使用只需：
DEFINE_SPINLOCK(mr_lock);
spin_lock(&mr_lock);
/* Critical Section */
spin_unlock(&mr_lock);
它也可被中断处理程序使用，使用时必须屏蔽本地CPU中断，内核提供了这样的接口（spin_lock_irq/irqsave(&lock, flag)，区别是是否存储本地中断状态）。
自旋锁不可递归（因为不可重入）
3. 读写自旋锁
读之间共享，读写或者写之间互斥，使用方法类似：
DEFINE_RWLOCK(mr_rwlock);
read/write_lock(&mr_rwlock);
read/write_unlock(&mr_rwlock);
注意，锁升级会带来死锁。
同样，内核也提供接口，供中断处理程序使用。
4. 信号量
与自旋锁不同，信号量为0时，其它请求线程会进入阻塞（睡眠）状态，直到计数大于0时被唤醒。
信号量定义在<asm/semaphore.h>的struct semaphore中。OS实验中，我也使用了这个东西（虽然用的C的信号量，但本质一样），可看这里。
信号量初始为1时，即等价为互斥锁（mutex）。
5. 读写信号量
数据结构为rw_semaphore，定义在<linux/rwsem.h>中。
它的计数为1，只能有1个写入，同时满足读之间共享，读写/写之间互斥的条件。
可通过down_read/write()和up_read/write()获取/释放信号量。
6. 互斥体
行为等价于计数为1的信号量，但接口更加简单。
使用：
DEFINE_MUTEX(name);
mutex_init(&mutex);
mutex_lock(&mutex);
/*Critical section*/
mutex_unlock(&mutex);
它：
- 不可重入（因此不能递归）
- 不能再中断/下半部中使用
- 不可被拷贝/手动初始化/重复初始化
- 只能在一个上下文中加锁和解锁
- 持有时进程不可退出。
但最好优先使用它。
7. 完成变量
使2个任务同步，即一个任务等待另一个任务完成后再继续。
数据结构为struct completion，数据结构和操作定义在<linux/completion.h>。
等待线程调用wait_for_completion()，另一个任务调用completion()唤醒。
8. BLK：大内核锁
一个全局的自旋锁，特性有：
- 持有BLK时可睡眠，锁会被丢弃，唤醒后锁再次获得；
- BLK支持递归和重入
- BLK只能再进程上下文使用
- 新用户不能使用BLK
它定义在<linux/smp_lock.h>，现在基本不使用。
9. 顺序锁
简称seq锁，定义在<linux/seqlock.h>，提供一种简单的机制，用于读写共享数据。
它维护一个计数器：
-
写入时，获取锁，计数增加1，释放时，锁再加1（成为偶数）
-
写操作还需要获取一个锁，用于写写互斥
-
读取时，不加锁，前后读该锁的计数：
-
之前的读需要读到偶数，若为奇数，则在进入临界区时要等待
进入临界区后，是允许写入的，这不同于读写锁
-
差值为0，则读时没被写操作打断
-
差值为偶数，说明被写入，则需要重读
-
unsigned long seq;
do {
seq = read_seqbegin(&mr_seq_lock);
/*Read data*/
}while(read_seqretry(&mr_seq_lock, seq));
它适用于多个读者和少数写者，且写优先于读。
10. 禁止抢占
由于内核可抢占，任何进程可以停下来让另一个运行。而某些代码段我们不想被抢占。自旋锁可以解决，但不需要自旋锁时，也可关闭内核抢占：
preempt_disable();
/*preemption disabled*/
preempt_enable();
/*preemption enabled*/
它通过引用计数实现，因此可重入。
11. 顺序屏障
处理多处理器的同步问题是，需要按顺序发出读和写指令，但编译器和CPU会打乱顺序以提高效率（乱序执行），这时候需要内存屏障。
读屏障rmb()：确保跨越该屏障的读不会重排序（之前的读不会排到后面，同理后面的读不会排到前面）
写屏障wmb()：确保跨越该屏障的写不会重排序（之前的写不会排到后面，同理后面的写不会排到前面）
读依赖屏障read_barrier_depends()：确保跨越屏障的具有数据依赖的读取动作不会重排序
读写屏障mb()：确保跨越屏障的读写操作不会重排序
内核也提高SMP的屏障。
屏障在不同体系结构上，效果会不同。
