10.5 锁与性能

我们前面已经看过了两类锁带来的挑战，一个是死锁，另一个是破坏了程序的模块化。这一部分来看看第三个挑战，也就是锁与性能之间的权衡。我们前面已经提过几次锁对性能的影响，但是因为这部分太重要了，我们再来详细的看一下。

基本上来说，如果你想获得更高的性能，你需要拆分数据结构和锁。如果你只有一个big kernel lock，那么操作系统只能被一个CPU运行。如果你想要性能随着CPU的数量增加而增加，你需要将数据结构和锁进行拆分。

那怎么拆分呢？通常不会很简单，有的时候还有些困难。比如说，你是否应该为每个目录关联不同的锁？你是否应该为每个inode关联不同的锁？你是否应该为每个进程关联不同的锁？或者是否有更好的方式来拆分数据结构呢？如果你重新设计了加锁的规则，你需要确保不破坏内核一直尝试维护的数据不变性。

如果你拆分了锁，你可能需要重写代码。如果你为了获得更好的性能，重构了部分内核或者程序，将数据结构进行拆分并引入了更多的锁，这涉及到很多工作，你需要确保你能够继续维持数据的不变性，你需要重写代码。通常来说这里有很多的工作，并且并不容易。

所以这里就有矛盾点了。我们想要获得更好的性能，那么我们需要有更多的锁，但是这又引入了大量的工作。

通常来说，开发的流程是：

• 先以coarse-grained lock（注，也就是大锁）开始。

• 再对程序进行测试，来看一下程序是否能使用多核。

• 如果可以的话，那么工作就结束了，你对于锁的设计足够好了；如果不可以的话，那意味着锁存在竞争，多个进程会尝试获取同一个锁，因此它们将会序列化的执行，性能也上不去，之后你就需要重构程序。

在这个流程中，测试的过程比较重要。有可能模块使用了coarse-grained lock，但是它并没有经常被并行的调用，那么其实就没有必要重构程序，因为重构程序设计到大量的工作，并且也会使得代码变得复杂。所以如果不是必要的话，还是不要进行重构。