开发者社区> 天色渐晚> 正文
阿里云
为了无法计算的价值
打开APP
阿里云APP内打开

linux 自旋锁

简介: 一、概述: 自旋锁是SMP架构中的一种low-level的同步机制。当线程A想要获取一把自旋锁而该锁又被其它线程锁持有时,线程A会在一个循环中自旋以检测锁是不是已经可用了。对于自选锁需要注意: 由于自旋时不释放CPU,因而持有自旋锁的线程应该尽快释放自旋锁,否则等待该自旋锁的线程会一直在那里自旋,这就会浪费CPU时间。
+关注继续查看

一、概述:

自旋锁是SMP架构中的一种low-level的同步机制。
当线程A想要获取一把自旋锁而该锁又被其它线程锁持有时,线程A会在一个循环中自旋以检测锁是不是已经可用了。对于自选锁需要注意:

  • 由于自旋时不释放CPU,因而持有自旋锁的线程应该尽快释放自旋锁,否则等待该自旋锁的线程会一直在那里自旋,这就会浪费CPU时间。
  • 持有自旋锁的线程在sleep之前应该释放自旋锁以便其它线程可以获得自旋锁。

使用任何锁需要消耗系统资源(内存资源和CPU时间),这种资源消耗可以分为两类:

  • 建立锁所需要的资源
  • 线程被阻塞时锁所需要的资源

spin lock 锁相关的API:

1 int pthread_spin_destroy(pthread_spinlock_t *);
2 int pthread_spin_init(pthread_spinlock_t *, int);
3 int pthread_spin_lock(pthread_spinlock_t *);
4 int pthread_spin_trylock(pthread_spinlock_t *);
5 int pthread_spin_unlock(pthread_spinlock_t *);

1)初始化自旋锁

  pthread_spin_init用来申请使用自旋锁所需要的资源并且将它初始化为非锁定状态。pshared的取值及其含义:

  • PTHREAD_PROCESS_SHARED:该自旋锁可以在多个进程中的线程之间共享。
  • PTHREAD_PROCESS_PRIVATE: 仅初始化本自旋锁的线程所在的进程内的线程才能够使用该自旋锁。

2)获得一个自旋锁

  pthread_spin_lock用来获取(锁定)指定的自旋锁. 如果该自旋锁当前没有被其它线程所持有,则调用该函数的线程获得该自旋锁.否则该函数在获得自旋锁之前不会返回。如果调用该函数的线程在调用该函数时已经持有了该自旋锁,则结果是不确定的。

3)尝试获取一个自旋锁

  pthread_spin_trylock会尝试获取指定的自旋锁,如果无法获取则理解返回失败。

4)释放(解锁)一个自旋锁

  pthread_spin_unlock用于释放指定的自旋锁。

5)销毁一个自旋锁

 pthread_spin_destroy用来销毁指定的自旋锁并释放所有相关联的资源(所谓的所有指的是由pthread_spin_init自动申请的资源)在调用该函数之后如果没有调用pthread_spin_init重新初始化自旋锁,则任何尝试使用该锁的调用的结果都是未定义的。如果调用该

函数时自旋锁正在被使用或者自旋锁未被初始化则结果是未定义的。

Pthreads提供的Mutex锁操作相关的API主要有:

1 pthread_mutex_lock (pthread_mutex_t *mutex);
2 pthread_mutex_trylock (pthread_mutex_t *mutex);
3 pthread_mutex_unlock (pthread_mutex_t *mutex);
Pthreads提供的与Spin Lock锁操作相关的API主要有:
pthread_spin_lock (pthread_spinlock_t *lock);
pthread_spin_trylock (pthread_spinlock_t *lock);
pthread_spin_unlock (pthread_spinlock_t *lock);

   从实现原理上来讲,Mutex属于sleep-waiting类型的锁。例如在一个双核的机器上有两个线程(线程A和线程B),它们分别运行在Core0和Core1上。假设线程A想要通过pthread_mutex_lock操作去得到一个临界区的锁,而此时这个锁正被线程B所持有,那么线

程A就会被阻塞(blocking),Core0 会在此时进行上下文切换(Context Switch)将线程A置于等待队列中,此时Core0就可以运行其他的任务(例如另一个线程C)而不必进行忙等待。而Spin lock则不然,它属于busy-waiting类型的锁,如果线程A是使用

pthread_spin_lock操作去请求锁,那么线程A就会一直在 Core0上进行忙等待并不停的进行锁请求,直到得到这个锁为止

   如果大家去查阅Linux glibc中对pthreads API的实现NPTL(Native POSIX Thread Library) 的源码的话(使用”getconf GNU_LIBPTHREAD_VERSION”命令可以得到我们系统中NPTL的版本号),就会发现pthread_mutex_lock()操作如果没有锁成功的话就会

调用system_wait()的系统调用并将当前线程加入该mutex的等待队列里。而spin lock则可以理解为在一个while(1)循环中用内嵌的汇编代码实现的锁操作(印象中看过一篇论文介绍说在linux内核中spin lock操作只需要两条CPU指令,解锁操作只用一条指令就可以完

成)。有兴趣的朋友可以参考另一个名为sanos的微内核中pthreds API的实现:mutex.c spinlock.c,尽管与NPTL中的代码实现不尽相同,但是因为它的实现非常简单易懂,对我们理解spin lock和mutex的特性还是很有帮助的。

        对于自旋锁来说,它只需要消耗很少的资源来建立锁;随后当线程被阻塞时,它就会一直重复检查看锁是否可用了,也就是说当自旋锁处于等待状态时它会一直消耗CPU时间。

        对于互斥锁来说,与自旋锁相比它需要消耗大量的系统资源来建立锁;随后当线程被阻塞时,线程的调度状态被修改,并且线程被加入等待线程队列;最后当锁可用时,在获取锁之前,线程会被从等待队列取出并更改其调度状态;但是在线程被阻塞期间,它不消耗

CPU资源。

        因此自旋锁和互斥锁适用于不同的场景。自旋锁适用于那些仅需要阻塞很短时间的场景,而互斥锁适用于那些可能会阻塞很长时间的场景。

 

版权声明:本文内容由阿里云实名注册用户自发贡献,版权归原作者所有,阿里云开发者社区不拥有其著作权,亦不承担相应法律责任。具体规则请查看《阿里云开发者社区用户服务协议》和《阿里云开发者社区知识产权保护指引》。如果您发现本社区中有涉嫌抄袭的内容,填写侵权投诉表单进行举报,一经查实,本社区将立刻删除涉嫌侵权内容。

相关文章
linux内核自旋锁API
我们大概都了解,锁这种机制其实是为了保护临界区代码的,关于使用和定义,我总结的API如下: #include 定义自旋锁 spinlock_t lock; 初始化自旋锁 void spin_lock_init(spinlock_t *lock); 获取自旋锁 void spin_...
615 0
大话Linux内核中锁机制之内存屏障、读写自旋锁及顺序锁
大话Linux内核中锁机制之内存屏障、读写自旋锁及顺序锁     在上一篇博文中笔者讨论了关于原子操作和自旋锁的相关内容,本篇博文将继续锁机制的讨论,包括内存屏障、读写自旋锁以及顺序锁的相关内容。下面首先讨论内存屏障的相关内容。
1216 0
大话Linux内核中锁机制之原子操作、自旋锁
转至:http://blog.sina.com.cn/s/blog_6d7fa49b01014q7p.html 很多人会问这样的问题,Linux内核中提供了各式各样的同步锁机制到底有何作用?追根到底其实是由于操作系统中存在多进程对共享资源的并发访问,从而引起了进程间的竞态。
946 0
linux驱动开发--字符设备:自旋锁
<strong><u>自旋锁的使用</u></strong><br><p><span style="white-space:pre"></span>自旋锁(spin lock)是一种对临界资源进行互斥访问的典型手段,其名称来源于它的工作方式。为了获得自旋锁,在某cpu上运行的代码需要先执行一个院子操作,该操作测试并设置某个内存变量,由于它是原子操作,所以在该操作完成之前其他执行单元不可能访
930 0
Linux 内核同步之自旋锁与信号量的异同【转】
转自:http://blog.csdn.net/liuxd3000/article/details/8567070 Linux 设备驱动中必须解决的一个问题是多个进程对共享资源的并发访问,并发访问会导致竞态,linux 提供了多种解决竞态问题的方式,这些方式适合不同的应用场景。
1146 0
+关注
天色渐晚
既然选择远行,便只顾风雨兼程!
文章
问答
文章排行榜
最热
最新
相关电子书
更多
从 Linux 系统内核层面来解决实际问题的实战经验
立即下载
Decian GNU/Linux安全合规之路
立即下载
ECS系统指南之Linux系统诊断
立即下载