Симметричная многопроцессорная

Основным подходом, который применяют в настоящее время для поддержки UMA-архитектур, является симметричная многопроцессорная (SMP). В этом случае в общую память загружают единственную копию операционной системы и всех ее данных, при этом ее код может быть выполнен каждым из процессоров или несколькими процессорами одновременно.

Особенности SMP-систем приведены ниже.

♦ Все процессоры системы доступны из кода ОС. Планировщик ОС может организовать выполнение ее кода или кода потока пользователя на любом процессоре.

♦ Для всех процессоров доступны общие данные, при этом когерентность кэша поддерживается аппаратно.

♦ Потоки пользователя и потоки ядра могут выполняться параллельно на разных процессорах. Во время выполнения поток может мигрировать из процессора на процессор.

♦ Попытка повторного чтения одних и тех же данных процессором CPUA может дать другой результат в силу того, что эти данные были изменены процессором CPUB.

♦ В системе возможно выравнивание нагрузки между процессорами, для чего планировщик ОС может передавать новый поток для выполнения менее всего загруженному процессору.

♦ Добавление нового процессора в систему автоматически делает его доступным
для выполнения кода ОС или процессов пользователя. При этом нагрузка
на другие процессоры автоматически снижается.

Для того, чтобы воспользоваться преимуществами многопроцессорной архитектуры, код ОС должен быть многопоточным и реентерабельним. При этом необходима поддержка синхронизации на уровне ядра.

Самым примитивным подходом для обеспечения синхронизации является большая блокировка ядра (big kernel lock). При этом каждый процессор перед выполнением любого кода ОС занимает глобальный м'ютекс. Этот подход неэффективен, поскольку в конкретный момент времени код ОС может быть выполнен только на одном процессоре.

Современные ОС реализуют более гибкий подход, в котором код ядра разбивают на независимые критические участки, с каждой из которых связывают отдельный м'ютекс.