reactos操作系统实现(15)

在 ReactOS 里有这么一段初始化代码，如下：

#001  AppCpuInit:

#002      /* Loop until we can release the freeze lock */

#003      do

#004      {

#005          /* Loop until execution can continue */

#006          while (*(volatile PKSPIN_LOCK*)&KiFreezeExecutionLock == (PVOID)1);

#007      } while(InterlockedBitTestAndSet((PLONG)&KiFreezeExecutionLock, 0));

第1行是指明开始应用CPU的初始化，主要与引导CPU的初始化区分开来。比如在多核的CPU里，对于操作系统的初始化，只能让一个CPU来工作，不可以多个CPU一起来引导操作系统的，否则就是乱七八糟。也许你会想使用中断来屏蔽中断，但再仔细地一想，使用指令CLI只能关闭其中一个CPU的中断，并没有办法关闭其它CPU的中断响应，因此只能使用自旋锁来解决这个问题。

 

第6行代码判断自旋锁KiFreezeExecutionLock是否被其它CPU锁住，如果置为1，表明已经被其它CPU锁住，在这里等到其它CPU释放为止。

第7行代码调用函数InterlockedBitTestAndSet来设置自旋锁KiFreezeExecutionLock。为了更好地理解自旋锁，有必要来查看这个函数的代码，如下：

static __inline__ BOOLEAN

InterlockedBitTestAndSet(IN LONG volatile *Base,

                         IN LONG Bit)

{

#if defined(_M_IX86)

  LONG OldBit;

  __asm__ __volatile__("lock "

                       "btsl %2,%1/n/t"

                       "sbbl %0,%0/n/t"

                       :"=r" (OldBit),"+m" (*Base)

                       :"Ir" (Bit)

                       : "memory");

  return OldBit;

#else

  return (_InterlockedOr(Base, 1 << Bit) >> Bit) & 1;

#endif

}

上面函数第1个参数Base是自旋锁的指针地址，也就是要测试和设置的内存地址。第2个参数Bit是用来说明测试和设置内存地址Base的那一位的值。

lock指令是用来锁住CPU的访问内存的总线，这样只让一个CPU访问内存，达到占有这把锁的唯一性。lock为指令前缀，可以使LOCK引脚变成逻辑0，在LOCK引脚有效期间，禁止外部总线上的其它处理器存取带有LOCK前缀指令的存储器操作数。

"btsl %2,%1这行语句，就是使用btsl指令来把%1（地址Base的值）的第%2（参数Bit）位拷贝到CF标志上，然后再把把%1（地址Base的值）的第%2（参数Bit）位设置为1。

sbbl %0,%0这行语句，就是指令sbb是带借位减法指令，它利用了CF位上记录的借位值。

指令格式：sbb 操作对象1，操作对象2   

功能：操作对象1=操作对象1-操作对象2-CF

按指针的运作，就是%0 - %0 – CF，经过这样运算后放回到%0。如果CF的值为1，那么返回值OldBit的值就是-1。如果CF的值为0，那么返回值OldBit的值就是0。因此返回值就反映了自旋锁内存地址Base的第Bit位的值。

 

通过上面的分析，可以看到就是先把内存Base地址的指定的位值设置到返回值里，然后再设置相应的值为1。因此这行语句InterlockedBitTestAndSet((PLONG)&KiFreezeExecutionLock, 0)，就是把KiFreezeExecutionLock的第0位的值返回，并设置它为1。如果这个函数返回1，表明这个自旋锁有CPU正在使用，继续等待下去，直到这位值返回0为止。当然返回值时，这个函数也已经把这位置为1了，其它CPU读取出来的值永远为1。这样就锁住其它CPU去执行后面的代码。