随着科学技术的发展,计算机的硬件技术也不断的更新与替换,这就要求运行在硬件上的软件操作系统不断的适应新的硬件设备。同步机制作为操作系统重要的组成部分,也需要不断改进以便更充分的利用CPU资源。随着多核与众核技术的日渐普及,传统的锁暴露出一个严重的问题——可扩展性差,这会导致CPU的利用率下降。众多内核维护者开始寻找新的算法来替代传统的锁机制,在目前稳定的Linux内核版本中,已经应用了两种无锁算法,它们分别是RCU(Read-Copy-Update)和seqlock(顺序锁)。另外还存在众多的无锁算法虽然没有加入到内核主线,但是已经公开发表了,例如尼古拉斯(Nicholas Mc Guire)教授的PWCS(Probabilistic Write/Copy-Select)。顺序锁已被应用到Linux操作系统中,解决了传统读写锁的写者饥饿问题,也实现了读者的无锁访问,但是该机制并没有控制读者的等待时间。如果顺序锁应用在写者数量比较多的场景,读者可能会因为反复尝试读取失败,导致很长时间内读取不到数据。这严重影响计算机的性能,尤其是在实时系统中。本文借鉴PWCS的设计思路,通过增加共享数据的副本数量改进了顺序锁,减少了读者的等待时间。在此改进的基础上,利用Linux系统的固有随机性,使得读者开始读取副本时的位置不再固定,从每个副本开始的概率都是相等的,从而进一步减少了读者的等待时间,并提出“概率顺序锁”设计思路。我们通过大量的例子在实际中测试概率顺序锁,概率顺序锁中读者的等待时间要比传统顺序锁的少很多。另外,本文使用模型检验的方法,对概率顺序锁进行了验证,因为通过数学方法能够自动检测所有的情况,并且可以节省大量的工作。在该方法中,我们利用连续时间马尔科夫链模型为概率顺序锁建立模型,使用概率模型检测工具PRISM对其编程实现,最后通过这种数学的方式证明,概率顺序锁的性能确实要比传统顺序锁的性能更加优秀。