同步原语 (Synchronization)

Proka 内核提供了一套高性能的同步原语，专为微内核架构下的高频 IPC 和多核竞争场景优化。

设计目标

• 去内存分配化：同步对象在运行过程中不触发任何堆内存分配（如 Vec）。
• 高性能 IPC：支持自适应自旋，降低短时间锁竞争的上下文切换开销。
• 多核公平性：底层自旋锁采用 Ticket Lock 算法，确保 CPU 核心间的公平竞争。

核心组件

1. Mutex (优先级继承互斥锁)

用于保护独占资源。

• 快速路径 (Fast-path)：在无竞争情况下，通过一次原子操作即可完成加锁。
• 自适应自旋 (Adaptive Spinning)：在进入阻塞状态前，线程会先尝试短时间自旋。如果锁被很快释放，则避免了昂贵的调度开销。
• 优先级继承 (Priority Inheritance)：自动提升持有锁的低优先级线程，防止优先级反转。
• 无分配等待队列：利用调度器的 block_sync 机制，将线程阻塞在对象地址上，彻底移除 Vec<Tid>。

2. RwLock (读写锁)

支持多个读者或单个写者。

• 写者优先 (Writer-Preferring)：引入 WRITE_PENDING 标志位。当有写者等待时，新的读者将被强制阻塞，防止写者饥饿。
• 公平性：写者在释放锁后，会通过 unblock_sync 唤醒所有等待者。

3. SpinLock (公平自旋锁)

用于内核底层、中断上下文等无法阻塞的场景。

• Ticket Lock 实现：
  • 每个加锁请求都会领取一个序号。
  • 只有当前序号与服务序号匹配时才能获取锁。
  • 优点：严格保证了 FIFO 顺序，彻底解决了传统自旋锁导致的 CPU 核心饥饿问题。

4. Semaphore & Condvar

• Semaphore：计数信号量，用于限流或资源计数。
• Condvar：条件变量，允许线程在特定条件满足前挂起。
• 实现原理：均已重构为基于调度器同步 ID 的机制。

调度器集成

同步原语通过以下接口与调度器深度绑定：

#![allow(unused)]
fn main() {
// 阻塞在特定同步 ID 上（通常是对象的内存地址）
scheduler::block_sync(sync_id: u64);

// 唤醒所有阻塞在特定同步 ID 上的线程
scheduler::unblock_sync(sync_id: u64);
}

这种设计使得同步原语本身变得非常“薄”，核心逻辑（如等待者调度）完全由调度器中心化管理。