问一个自旋锁的问题

grassroot07

对于自旋锁，一直有些不明白。

   SMP时就不多说了，比较好理解。

   1.UP且内核为抢占式时，以下情况会发生什么？

   A内核线程持有自旋锁时，被B线程抢占，B线程在自旋锁上判断后自旋...

   后来呢？ 是不是到了timeslice线程B就让出CPU，让A得到执行的机会？

   还是一直在CPU“疯狂的自旋”？这样的话岂不是要死锁了？

   2.UP且内核为非抢占式的，那么由于持有自旋锁的代码都是原子的，因此不会切换到别的线程执行？

     如果是这样的话，对于UP中的内核为非抢占式的代码来说，自旋锁没有任何意义？是这样吗？

    问题比较弱，还请大家帮忙解答疑惑。谢谢！

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参考
http://bbs.chinaunix.net/viewthread.php?tid=639557&extra=&highlight=%D7%D4%D0%FD%CB%F8&page=1

xhbdahai

首先，在原子上下文中（中断上下文、持有自旋锁的上下文）不能睡眠(调用了schedule)。首先因为中断没有进程上下文，spin_lock虽然可能有，但是如果允许，就可能导致死锁。因此：
1.在Linux kernel中，持有自旋锁的上下文时不允许被抢占。参考kernel/sched.c文件schedule函数和kernel/spinlock.c的_spin_lock、_spin_unlock函数。
2.在单CPU的非抢占的内核中，通常spin_lock定义为空！

xhbdahai

自旋锁是一个基本的概念：
1.Linux中，没有用户态的自旋锁，spin_lock用在内核中。其作用是为了保护临界资源不会被多个线程同时访问。持有自旋锁的代码区域通常被称作临界区。
2.所谓自旋，就是如果一个内核线程A（B,C或者更多）想要获取这个锁S时，但是这个锁已经被其他内核线程T持有，那么A（B,C和其他）线程将一在一个循环中不停的测试锁S的状态，其中等待线程中（A,B,C或者更多）的某一个线程将在T释放自旋锁S之后获取它而退出测试循环。而其他没有获取到的线程将继续对S的测试。自旋因此而得名！
另外，目前的内核中spin_lock好像没有超时的版本，所以他不会在等待一定时间后停止自旋。除非使用spin_trylock，之测试一次！
3.处于自旋锁保护的临界区对于Kernel来说，属于原子操作区域。Kernel不允许在原子操作区内的进程睡眠（睡眠实质上是由于某种原因而主动让出CPU）。否则，既有可能导致死锁！
4.同样，处于自旋锁保护的临界区内kernel不允许被抢占，抢占会在进入临界区时被禁止。
5.在某些情况下，处于自旋锁的临界区也不能不中断，如果你的中断处理中需要持有同样的自旋锁，那么将会导致死锁。这中情况需要程序员小心处理。对付这种问题，可能会需要在关中断的情况下进入临界区。在处理完临界区之后再使能中断！

grassroot07

“在Linux kernel中，持有自旋锁的上下文时不允许被抢占。”
   
     这样说的话，自旋锁在单CPU的内核中（无论是可抢占还是不可抢占），都没有任何意义了吗？
   
    因为无论怎样也要等到持有自旋锁的线程让出CPU后才可能有其他线程来执行判断啊。

xhbdahai

原帖由 grassroot07 于 2007-10-30 20:24 发表
“在Linux kernel中，持有自旋锁的上下文时不允许被抢占。”
   
     这样说的话，自旋锁在单CPU的内核中（无论是可抢占还是不可抢占），都没有任何意义了吗？
   
    因为无论怎样也要等到持有自旋锁的 ...

1. 在非抢占的单CPU系统中，试想，如果自旋锁有效，一个线程在自旋（试图获取这个锁）等待这个锁时会出现什么情况？它将永远自旋下去，因为持有这个锁的线程不会有释放锁的机会！为了避免这种情况，因此这种情况下__raw_spin_lock实现为空，preempt_disable同样也实现为空。

2.在抢占的单CPU系统中 __raw_spin_lock实现为空，但是preempt_disable不为空。意味这spin_lock保护的区域同样是原子的，处于spin_lock保护的临界区不被抢占！

spin_lock在单CPU的内核中，如果在非抢占模式下，spin_lock是没有意义的。但是在抢占模式下却是有意义的，他保证抢占模式下锁临界区操作的原子性！

建议你可以阅读一下schedule()函数，和kernel/spin_lock.c这个文件的源代码。相信你会理解更深！

[ 本帖最后由 xhbdahai 于 2007-10-30 23:57 编辑 ]

grassroot07

多谢你的耐心解释。

  我说一下不知道理解的正确不？，也就是说一段代码

  spin_lock(&lock);
   ...
   原子上下文的临界区
   ...
  spin_unlock(&lock);


  1.在UP非抢占情况下,自旋锁代码实际上什么都没干，直接执行到spin_unlock（原子上下文执行完毕）才有可能让出CPU。
  2.在UP抢占情况下，自旋锁代码只是禁用了抢占，这样也不会发生抢占临界区的情况。

  实际上如果设计正确在单CPU上不会发生判断自旋锁的过程。
  是这样吧？

xhbdahai

原帖由 grassroot07 于 2007-11-2 22:12 发表
多谢你的耐心解释。

  我说一下不知道理解的正确不？，也就是说一段代码

  spin_lock(&lock);
   ...
   原子上下文的临界区
   ...
  spin_unlock(&lock);


  1.在UP非抢占情况下,自旋锁代码实际 ...

1.通常在up非抢占模式下，执行在内核代码的进程不能被强占，除非主动让出CPU。
2.yes!