Linux 自旋锁

 

Linux 自旋锁

分类： Linux 内核 2012-06-07 13:30   1856人阅读   评论(0)   收藏   举报

linux linux内核 测试 优化

1.什么是自旋锁
自旋锁顾名思义首先是一把锁，另外使用这把锁的线程需要反复自我循环（loop）检测这把锁是否可用。
注意与信号量区别，信号量也是一把锁，但是使用这把锁的线程检测锁不可用时，选择去睡眠，而不是自我循环。
自旋锁与信号量相同点是两者都是锁，都具备锁定特性，实现临界区代码块的同步与互斥访问。

2.自旋锁实现（摘自http://en.wikipedia.org/wiki/Spinlock）
不同体系结构不同，所以实现自旋锁方式不一样，下面是Intel 80386简单实现，可以进行进一步优化，详细代码参照Linux内核。 功能反复测试
; Intel syntax
 
lock:                        ; The lock variable. 1 = locked, 0 = unlocked.
     dd      0
 
spin_lock:
     mov     eax, 1          ; Set the EAX register to 1.
 
     xchg    eax, [lock]     ; Atomically swap the EAX register with
                             ;  the lock variable.
                             ; This will always store 1 to the lock, leaving
                             ;  previous value in the EAX register.
 
     test    eax, eax        ; Test EAX with itself. Among other things, this will
                             ;  set the processor's Zero Flag if EAX is 0.
                             ; If EAX is 0, then the lock was unlocked and
                             ;  we just locked it.
                             ; Otherwise, EAX is 1 and we didn't acquire the lock.
 
     jnz     spin_lock       ; Jump back to the MOV instruction if the Zero Flag is
                             ;  not set; the lock was previously locked, and so
                             ; we need to spin until it becomes unlocked.
 
     ret                     ; The lock has been acquired, return to the calling
                             ;  function.
 
spin_unlock:
     mov     eax, 0          ; Set the EAX register to 0.
 
     xchg    eax, [lock]     ; Atomically swap the EAX register with
                             ;  the lock variable.
 
     ret                     ; The lock has been released

3.自旋锁使用注意事项
由于自旋锁最主要特性是不断反复循环测试，注定下列场景需注意：
1.临界区代码不要存在睡眠情况（主要因为发生睡眠不可预知睡眠多长时间，另外长时间睡眠，导致即将进入临界区其他线程，长时间得不到自旋锁，无休止自旋，从而导致死锁），所以临界区调用导致睡眠函数，不能选择自旋锁。
2.保证进入临界区的线程，不发生内核抢占。（这一点不必担心，持有自旋锁情况，Linux内核不进行抢占）
3.临界区代码，执行时间不能太长。（因为其他线程，如果要进入话，导致自旋，过多消耗CPU资源）
4.选择自旋锁时，也要注意中断情况（上半部分中断（硬件中断）和下半部分中断（软中断），中断会抢占即中断到来时，打断目前临界区代码执行，转往执行中断代码），当中断要进入自旋锁保护临界区代码时，将导致线程与中断发生死锁可能。

4Linux内核中提供自旋锁函数  
1）自旋锁头文件
<linux/spinlock.h>

2）自旋锁数据类型
spinlock_t

3）自旋锁变量静态初始化
spinlock_t lock = SPIN_LOCK_UNLOCKED;

4）自旋锁变量动态初始化
spinlock_t lock
spin_lock_init(&lock);

5）锁定函数
void spin_lock(spinlock_t *lock);
void spin_lock_irqsave(spinlock_t *lock, unsigned long flags);
void spin_lock_irq(spinlock_t *lock); 禁止（屏蔽硬件中断）自旋锁，针对场合4情况
void spin_lock_bh(spinlock_t *lock)；禁止（屏蔽下半部分中断）自旋锁，针对场合4情况

6）解锁函数
void spin_unlock(spinlock_t *lock);
void spin_unlock_irqrestore(spinlock_t *lock, unsigned long flags);
void spin_unlock_irq(spinlock_t *lock);
void spin_unlock_bh(spinlock_t *lock);

5.自旋锁例子
不提供，因为上述头文件，初始化，使用非常详细。