基于RISC-V原子指令重构并发模块 (Concurrency Module Refactoring Using RISC-V Atomic Instructions)

[FlandreLiao]

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问题描述

原来的并发模块严重依赖内核态的中断屏蔽机制，导致同步原语相关的系统调用多达数十个，不仅使内核与用户程序的 接口臃肿冗余，还大大增加了同步原语的性能开销。另外，同步原语的数据结构 只定义在于内核中，不对用户程序开放，使得用户程序只能使用语义不明的 ID 作为同步原语的句柄。

新的并发模块概述

用户态（或者说 user_lib 中）实现了 MutexSpin, Futex, Condvar, Semaphore 四种同步原语，内核态只实现了 MutexSpin。

与原来的并发模块相比，新的并发模块的系统调用数量从 10 个削减到仅剩 1 个，精简了内核接口。自旋锁基于原子指令实现，相比于中断屏蔽大大提高了性能；Futex 在用户态的检查操作同样基于原子指令，仅在必要时通过 sys_futex 进入内核态；Condvar 和 Futex 复用了 sys_futex；Semaphore 基于 MutexSpin 和 Condvar 实现。