锁的粒度

锁的粒度 (Granularity) 决定了锁保护的数据范围大小。这是复杂性与性能之间的终极博弈。这是 Lab 8 (Locks) 的核心主题。

粗粒度锁 (Coarse-grained Locking)

• 定义: 一个锁保护大量的数据结构。例如：一把大锁保护整个内存分配器 (kmem.lock)，或者整个文件系统。
• 优点: 简单，死锁风险低（因为锁少）。
• 缺点: 串行化严重。当多个 CPU 都要申请内存时，它们必须排队。这把锁成为了系统的性能瓶颈 (Bottleneck)。

细粒度锁 (Fine-grained Locking)

• 定义: 一个锁只保护很小的数据。例如：每个空闲内存链表一把锁，或者每个文件的 inode 一把锁。
• 优点: 高并发。CPU A 操作文件 X，CPU B 操作文件 Y，互不干扰，并行执行。
• 缺点:
  1. 复杂: 需要管理成百上千把锁。
  2. 死锁风险高: 很容易不小心构造成环。
  3. Overhead: 获取和释放锁本身也是有开销的。

演进策略

OS 开发的黄金法则：先从粗粒度开始（保证正确），遇到性能瓶颈再拆分为细粒度。

• Lab 8 的任务就是将 xv6 的内存分配锁（粗）拆分为每个 CPU 一个锁（细），以及优化磁盘缓存锁。

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