杂谈锁 备忘

锁的实现方法是解决多核CPU系统性能问题的关键。

1. 回顾下众所周知的两种机制:  test & set, compare & swap.

test & set：

enter_region:

  tsl reg, flag;

  cmp reg, #0;

  jnz enter_region;

不停读入多核共享内存中的flag到寄存器, （同时）把内存中的flag设置为1

然后看寄存器中的值是否为0, 如果是0，那么拿到锁。

其中同时是由tsl的原子性保证的。说简单点，一般的指令完成一个动作，这个指令完成动作有两个，一是把flag从内存中搞到寄存器中，二是把内存中的flag设为1. 由于中断不能中断一条指令, 这个指令相当与：

Disable interrupt;

reg = *flag;

*flag = 1;

Enable interrupt

 

compare & swap:

int CAS(ulong *mem, ulong newval, ulong oldval)

{

__typeof (*mem) ret;

__asm__ volatile (

"lock;

cmpxchg %2, %1

:"=a(ret)", "=m"(*mem)

:"r"(newval), "m"(*mem), "o"(oldval)");

}

这里有牛xx的AT&T汇编，稍微解释下

cmpxchg的意思是比较他的第一个参数和eax寄存器中的值， 如果相等，那么把第一个参数换成第二个参数的值.

 这里的第一个参数是%2, 第二个参数是%1

%2表示， 从输出部(第一个冒号开始)开始的第二个参数（老规矩， 0开始）就是"r"(newval)代表的变量。

"r"表示newval告诉gcc要用寄存器装。

%1表示， 第一个参数就是"=m(*mem)"

=m表示参数在内存中，参数位置是mem

a(ret)表示ret装入eax, 从typedef知道，其实就是把mem中的内容装入eax

综合上面的描述，CAS的逻辑：

比较内存中一变量(mem)的值和你以为他应该拥有的值，如果相等，说明别人改过，需要用这个API重新测试过。

这两种方式的区别：

test&set不管三七二十一，更新内存中flag，CAS不会。

当然CAS有ABA问题，实际可以应该同时比较newval&oldval

 

2. 问题描述

假设是线程工作组模式，即一组线程独立做类似，但根据输入不全相同的事情

pthread_func()

{

  before lock process

  thread_lock()

  do_something;

  thread_unlock()

  after lock process

}

假设A,B线程的实例同时开始处理事件，那么，A处理完后，到thread_lock将会被锁定。B就不能满负荷运作。

3. 解决方案

本着提出问题的同学可以不用解决问题的原则，有兴趣的同学请给个思路：一个显然的解决方法是， 优化设计，使这些线程处理速度类似。

简单说-fopenmp不算，当然如果有高手能讲清楚openMP的机制，请指点下，多谢。