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上下文切换将如何导致竞争条件

发布于 2024-12-08 22:53:22 字数 101 浏览 0 评论 0原文

我想知道在上下文切换期间竞争条件将如何发生，以及这种情况发生在哪里以及如何发生。

我知道访问共享资源时可能会出现竞争条件，我只需要更好地理解它。有人可以帮助我掌握这一点吗？

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等风也等你 2024-12-15 22:53:22

这是一个经典示例：

int global_int = 0;

void update () {
   ++ global_int;
   /* generated assembly is something like
       register = global_int
       increment register
       global_int = register
   */
}

假设第一个线程开始运行，调用 update()，但在第二条和第三条指令之间被中断（通过信号、上下文切换等）。在此阶段global_int==0和register==1：尚未保存结果。

现在假设第二个线程运行 update() 并完成，因此 global_int==1。第一个线程恢复并将 register（即 1）保存到 global_int，不产生任何变化。

在这种情况下，global_int==1 在两次调用 update() 完成后。任何假设 update() 更新 global_int 的行为现在都将被破坏。

一般来说，通过查看代码非常很难检测到这个问题，您必须分析数据并对自己说“global_int 正在被不同的线程访问，我最好用互斥锁来保护它”。如果您试图变得聪明并担心线程如何访问它以避免锁的开销，那么您可能会出错，除非是在微不足道的情况下。

Here's a classic example:

int global_int = 0;

void update () {
   ++ global_int;
   /* generated assembly is something like
       register = global_int
       increment register
       global_int = register
   */
}

Say the first thread starts running, calls update(), but gets interrupted (by a signal, context switch, whatever) in-between the second and third instructions. At this stage global_int==0 and register==1: it hasn't saved the result yet.

Now suppose a second thread runs update() and completes, so global_int==1. The first thread resumes and saves register (which is 1) to global_int, yielding no change.

In this situation, global_int==1 after two calls to update() have completed. Anything which assumes that update() updates global_int will now be broken.

In general it is very hard to detect this problem by looking at code, you have to analyse the data and say to yourself "global_int is being accessed by different threads, I'd better guard it with a mutex". If you try to get clever and worry about how the threads will access it so as to avoid the expense of a lock, you will probably get it wrong except in trivial cases.

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若水微香 2024-12-15 22:53:22

竞争条件是并发执行代码访问共享资源而没有适当的机制来确保该共享资源的一致性的结果。

如果线程调度程序的实现中存在错误，导致用于执行上下文切换的代码访问共享资源而不提供适当的一致性保证，则在上下文切换期间可能会出现竞争条件。实现上下文切换的代码不会使其无法包含竞争条件。

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人心善变 2024-12-15 22:53:22

假设您在一台带有调度程序的单处理器计算机上，该调度程序基本上对可用处理器资源执行时间切片（即，我们在一个非常简单的系统上）。然后假设您有代码的关键部分，但您没有使用互斥锁或其他同步原语来保护该关键部分。

假设线程 A 位于临界区内。当线程 A 的时间片结束时，调度程序会调度另一个线程 B 并停止线程 A。线程B然后进入临界区（因为没有防护），并修改临界区中共享内存中的值。当线程 B 的时间片结束时，操作系统会再次调度线程 A，并从其在临界区内停止的位置继续执行。现在唯一的问题是，thread A 正在使用的值并不是它因上下文切换而停止时的值……它们完全不同，因为它们是由 修改的>线程B。因此你有一个竞争条件。