回顾：计算机系统的状态机模型

状态

• 共享内存 + per-CPU 寄存器

初始状态

• 由系统设计者规定 (CPU Reset)

状态迁移

• 选择任意 CPU：
  • 从 PC 取指令执行或响应中断信号 (中断打开时)
    • 计算：改变内存/寄存器数值
    • I/O：与 “计算机系统外” 交换数据

操作系统内核中的互斥

操作系统接管了完整的计算机系统

• 每个处理器都并行 x++
• 每个处理器中断发生时执行 x += 1000000000
• (假想 x 是操作系统中的数据结构，例如进程表)

如何正确实现 x 的原子访问？

• 仅仅自旋是不够的
• 因为还有中断

正确性准则

正确实现互斥

• 关中断 + 自旋可以保证实现互斥

上锁/解锁前后中断状态不变

• 不得在关中断时随意打开中断 (例如处理中断时)
• 不得随意关闭中断 (否则可能导致中断丢失)
• 因此我们需要保存中断状态
  • 全局？
  • Per CPU?
  • Per Thread?
• xv6 自旋锁