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多线程的那点儿事(之自旋锁)

2011-11-26

【 声明:版权所有,欢迎转载,请勿用于商业用途。 联系信箱:feixiaoxing @163.com】 自旋锁是SMP中经常使用到的一个锁。所谓的smp,就是对称多处理器的意思。在工业用的pcb板上面,特别是服务器上面,一个...

【 声明:版权所有,欢迎转载,请勿用于商业用途。 联系信箱:feixiaoxing @163.com】

自旋锁是SMP中经常使用到的一个锁。所谓的smp,就是对称多处理器的意思。在工业用的pcb板上面,特别是服务器上面,一个pcb板有多个cpu是很正常的事情。这些cpu相互之间是独立运行的,每一个cpu均有自己的调度队列。然而,这些cpu在内存空间上是共享的。举个例子说,假设有一个数据value = 10,那么这个数据可以被所有的cpu访问。这就是共享内存的本质意义。

我们可以看一段Linux 下的的自旋锁代码(kernel 2.6.23,asm-i386/spinlock.h),就可有清晰的认识了,

static inline void __raw_spin_lock(raw_spinlock_t *lock)

{

asm volatile("\n1:\t"

LOCK_PREFIX " ; decb %0\n\t"

"jns 3f\n"

"2:\t"

"rep;nop\n\t"

"cmpb $0,%0\n\t"

"jle 2b\n\t"

"jmp 1b\n"

"3:\n\t"

: "+m" (lock->slock) : : "memory");

}

static inline void __raw_spin_lock(raw_spinlock_t *lock)

{

asm volatile("\n1:\t"

LOCK_PREFIX " ; decb %0\n\t"

"jns 3f\n"

"2:\t"

"rep;nop\n\t"

"cmpb $0,%0\n\t"

"jle 2b\n\t"

"jmp 1b\n"

"3:\n\t"

: "+m" (lock->slock) : : "memory");

}上面这段代码是怎么做到自旋锁的呢?我们可以一句一句看看,

line 4: 对lock->slock自减,这个操作是互斥的,LOCK_PREFIX保证了此刻只能有一个CPU访问内存

line 5: 判断lock->slock是否为非负数,如果是跳转到3,即获得自旋锁

line 6: 位置符

line 7: lock->slock此时为负数,说明已经被其他cpu抢占了,cpu休息一会,相当于pause指令

line 8: 继续将lock->slock和0比较,

line 9: 判断lock->slock是否小于等于0,如果判断为真,跳转到2,继续休息

line 10: 此时lock->slock已经大于0,可以继续尝试抢占了,跳转到1

line 11: 位置符

上面的操作,除了第4句是cpu互斥操作,其他都不是。所以,我们发现,在cpu之间寻求互斥访问的时候,在某一时刻只有一个内存访问权限。所以,如果其他的cpu之间没有获得访问权限,就会不断地查看当前是否可以再次申请自旋锁了。这个过程中间不会停歇,除非获得访问的权限为止。

www.2cto.com

总结:

1)在smp上自旋锁是多cpu互斥访问的基础

2)因为自旋锁是自旋等待的,所以处于临界区的代码应尽可能短

3)上面的LOCK_PREFIX,在x86下面其实就是“lock”,gcc下可以编过,朋友们可以自己试试

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