互斥锁(排它锁、独占锁、写锁、X锁)和共享锁(读锁、S锁) 自旋锁

共享锁(S锁):如果事务T对数据A加上共享锁后,则其他事务只能对A再加共享锁,不能加排他锁,直到已释放所有共享锁。获准共享锁的事务只能读数据,不能修改数据。
排他锁(X锁):如果事务T对数据A加上排他锁后,则其他事务不能再对A加任任何类型的锁,直到在事务的末尾将资源上的锁释放为止。获准排他锁的事务既能读数据,又能修改数据。

linux 自旋锁:

当进程进入CPU运行时,就会给它的代码上锁,以免别的CPU中的进程修改里面的代码(不排除CPU给别的CPU上锁这样的情况,以后会讨论到。)。所谓子旋锁就是这样的一把锁:进程A进入CPU,锁上门运行,进程B来到CPU前,发现门被锁上了,于是等待进程A出来交出开锁钥匙。

正如每次我们谈到“锁”这个概念 时,总会谈到“死锁”——是的,我们用锁,就必须防止死锁,死锁是这样产生的:进程A进入CPU运行,上锁,进程B 来到CPU门前等待进程A出来,可是糟糕的情况出现了:进程A要想出来就必须获取进程B的帮助,于是进程A开始等待进程B的帮助,可是进程B却又一直等待 进程A出来!这样的等待无法终止,最终成为死锁。

再 比如,进程A要锁上甲代码段,然后想再去锁乙代码段,进程B要锁上乙代码段,然后想再去锁甲代码段。第一步大家都没问题,可是两个进程都要进行下一步时, 发现无法完成任务了:进程A已经锁上甲代码段,进程B没法再去操作它,同理进程B已经锁上乙代码段,进程A也没办法操作它,于是两个进程等待对方释放锁, 当然,这样的等待也是无止无休的。这就好象两辆汽车在一座很榨的桥上相向行驶,两车碰头谁也不让谁,都在等待对方让路。

避免死锁,必须使每次上锁操作都是有顺序的、原子的操作。有顺序的,也就是说每次都按照可执行队列地址从低向高的顺序上锁——我们以后会很好的讨论这个。

原子的,就是说每次上锁必须执行到底,否则不予执行

两种锁的加锁原理

互斥锁:线程会从sleep(加锁)——>running(解锁),过程中有上下文的切换,cpu的抢占,信号的发送等开销。

自旋锁:线程一直是running(加锁——>解锁),死循环检测锁的标志位,机制不复杂。

两种锁的区别

互斥锁的起始原始开销要高于自旋锁,但是基本是一劳永逸,临界区持锁时间的大小并不会对互斥锁的开销造成影响,而自旋锁是死循环检测,加锁全程消耗cpu,起始开销虽然低于互斥锁,但是随着持锁时间,加锁的开销是线性增长。

两种锁的应用

互斥锁用于临界区持锁时间比较长的操作,比如下面这些情况都可以考虑

1 临界区有IO操作

2 临界区代码复杂或者循环量大

3 临界区竞争非常激烈

4 单核处理器

至于自旋锁就主要用在临界区持锁时间非常短且CPU资源不紧张的情况下。

自旋-互斥锁

下面的英文介绍了混合互斥锁和混合自旋锁,但是不管是第一段说的先上非阻塞锁后上阻塞锁,还是第二段说的先自旋上锁后进行休眠,反正思路都是先自旋上锁一定时间后在上互斥锁,这种自旋-互斥锁适合各线程持锁时间间隔跨度比较大的情况。

A hybrid mutex behaves like a spinlock at first on a multi-core system. If a thread cannot lock the mutex, it won't be put to sleep immediately, since the mutex might get unlocked pretty soon, so instead the mutex will first behave exactly like a spinlock. Only if the lock has still not been obtained after a certain amount of time (or retries or any other measuring factor), the thread is really put to sleep. If the same system runs on a system with only a single core, the mutex will not spinlock, though, as, see above, that would not be beneficial.

A hybrid spinlock behaves like a normal spinlock at first, but to avoid wasting too much CPU time, it may have a back-off strategy. It will usually not put the thread to sleep (since you don't want that to happen when using a spinlock), but it may decide to stop the thread (either immediately or after a certain amount of time) and allow another thread to run, thus increasing chances that the spinlock is unlocked (a pure thread switch is usually less expensive than one that involves putting a thread to sleep and waking it up again later on, though not by far).


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