How Lock Wait Awake Works

update Jun 14 3:18

Process State

操作系统中的process状态有 created, ready, running, blocked 以及 terminated 几种。

Created
等待 scheduler approve to the “ready” state

Ready( Waiting )
Processes 等待cpu资源，在操作系统中会维持一个"run queue" or "ready queue"。同时需要注意，需要waiting for other resources的process不会被放入"ready queue"

Running
正在执行的process，会在user space和kernel space中进行切换

Blocked
当process在等待资源例如I/O device的时候会被设为blocked state。这种critical sections are protected using a synchronization object such as a semaphore or mutex

Terminated
结束的进程，可能自己结束，也可能被killed。仍然存在于 process table as a zombie process 直到它的parent call wait。如果parent不call wait回收，会持续consume PID，导致resource leak

futex (Fast userspace mutex)

reference

• Lock 锁的本质

  锁的本质其实是一个公共内存区域中的变量，当一个process或者thread尝试获取一个锁的时候其实是检查这个变量的值并且尝试set它的值。这个 "test and set" 的操作往往可以是由硬件层直接实现的 atomic operation。

• wait 的本质

  wait的本质其实是将process或者thread的状态设为blocked，直到有某些显式的操作将其唤醒，重新加入 "ready queue"，而在这之前，这些blocked process不会消耗CPU资源。

futex 是linux中low level的锁机制实现，它可以在 not contended 的情况下实现 userspace 获取 lock，从而减少切换kernel mode 的频率，提升性能。

futex的主要操作有 FUTEX_WAIT 和 FUTEX_WAKE。具体的实现方式是： 如果thread或process需要wait for a futex state variable，则需要调用system call进入kernel model。在kernel中会为每个futex variable 维持一个 hash table 中的list，里面存放waiting for this futex value的processes or threads。当有wake操作的时候，进入kernel mode，选择相应当process或者thread将其wake，加入"run queue"。