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多线程的那点儿事（之自旋锁）

2024-07-15 07:51:31   219人阅读

  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 = http://www.mamicode.com/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，

[cpp] view plaincopy
  1. static inline void __raw_spin_lock(raw_spinlock_t *lock)  
  2. {  
  3.     asm volatile("\n1:\t"  
  4.              LOCK_PREFIX " ; decb %0\n\t"  
  5.              "jns 3f\n"  
  6.              "2:\t"  
  7.              "rep;nop\n\t"  
  8.              "cmpb $0,%0\n\t"  
  9.              "jle 2b\n\t"  
  10.              "jmp 1b\n"  
  11.              "3:\n\t"  
  12.              : "+m" (lock->slock) : : "memory");  
  13. }  

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。


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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