系统调用中间的上下文切换答案

【问题标题】：Context switch in the middle of a system call系统调用中间的上下文切换
【发布时间】：2020-11-01 18:47:06
【问题描述】：

假设我们在进程中有 2 个线程。现在我们运行以下代码：

read(fd, buf, 10);

其中 fd 是线程间共享的文件描述符（比如静态），buf 是线程间不共享的数组（局部变量）。

现在，假设文件为 1KB，文件中的前 10 个字符是“AAAAAAAAAA”，其余的都是“B”。（“BBBBBB……”）。

现在如果我们只有一个处理器，如果在每个线程中打印它们，buf 的输出是什么？

我知道答案是其中一个数组总是只有 A 而另一个只有 B，但我不完全理解为什么，因为我认为在这个系统的中间可能有一个上下文切换 -调用（读取），然后两个 buf 中都会有 A。

上下文切换甚至可能发生在系统调用的中间吗？如果是这样，您认为 buf 在执行结束时会发生什么？

【问题讨论】：

通过内核、I/O 请求块、驱动程序、硬件接口、驱动控制器和缓存的路径是漫长而曲折的。此外，应用了足够的锁定来管理此类“重叠”请求。在我工作过的每个系统上，无论何时发生任何可能改变正在运行的线程集的中断，用户线程都会认为调用是序列化的。
请记住，大多数磁盘读取的字节粒度要大得多。即使您读取了 10 个字节，也很可能读取了 512 个字节或更多。
@MartinJames 你能否发表一个完整的解释，说明为什么这个调用会在中断的情况下被序列化？
我不知道read这个函数，但是貌似the write function was not thread-safe在2006年的linux中。我不知道现在是什么情况。
这能回答你的问题吗？ C read and thread safety (linux)

【解决方案1】：

现代磁盘无法以 10 字节粒度执行读取和写入，而是以扇区为单位执行读取和写入，传统上硬盘驱动器 (HDD) 为 512 字节。
将 10 个字符复制到线程缓冲区的速度非常快，但不能保证在上下文切换之前。

一个简单的程序可以让两个线程打印到同一个控制台，一个打印+，另一个打印-。在第一个 - 之前检查有多少 +。无论如何，对于最初的问题，将数组的大小更改为 1024 并从 1024 A 开始，您很可能会看到不同之处。

【讨论】：