单cpu抢占模式下自旋锁为什么会要禁止抢占？

xiegang112

单cpu抢占模式下，spin_lock定义是禁止抢占。在网上查了些文章，大概意思是说如果如果不禁止抢占，会造成死锁。但是我觉得理论上应该不会造成死锁。一个进程获得了资源的自旋锁，在访问资源期间，被其他进程抢占。新的进程为了访问该资源，去获得该锁。此时形成了一个竞态条件。如果没有外界干预，就是死锁现象。但是，因为存在中断，他可能打断新进程的忙等，老进程有机会获得cpu，完成对资源的访问并释放锁，从而避免死锁。
所以，我觉得单cpu spin_lock中禁止抢断并不会造成死锁，而是有可能引起性能的下降。不知道理解是否正确？

谢谢

dreamice

不太清楚你这是什么版本的内核，在单cpu下，spin lock只是一条空语句，就是什么也不干。

Godbach

原帖由 dreamice 于 2009-2-7 22:13 发表
不太清楚你这是什么版本的内核，在单cpu下，spin lock只是一条空语句，就是什么也不干。

dreamice兄对内核中的锁很有研究啊。。。

xiegang112

我指的是单内核下，并选择了抢占支持。这个时候，spin lock里面是禁止抢占

folklore

Spinlock的语义,你就知道为什么了.
Spinlock是怎么定义的?

dreamice

原帖由 xiegang112 于 2009-2-8 11:27 发表
我指的是单处理器下，并选择了抢占支持。这个时候，spin lock里面是禁止抢占

你说的是对的。由于2.6内核版本加入了抢占的特性，但我们可以配置为抢占和非抢占模式。
在单处理器2.6版本的非抢占模式下，spin_lock被编译为一条空语句，什么都不干；
在单处理器2.6版本的抢占模式下，spin_lock可以理解为一个抢占disable的开关，并在spin_unlock中被enable；

在SMP的2.6的抢占模式下，spin_lock才真正发挥了他的全部功能：防止SMP中并发访问临界区，防止内核抢占造成的竞争；并在spin_unlock中退出临界区。

这部分可以看一下代码的实现来分析理解。

关于什么情况下发生抢占，下面贴一段internet上search到的：

linux抢占发生的时间

最后在了解下linux抢占发生的时间，抢占分为用户抢占和内核抢占。

用户抢占在以下情况下产生：

● 从系统调用返回用户空间

● 从中断处理程序返回用户空间

内核抢占会发生在：

● 当从中断处理程序返回内核空间的时候，且当时内核具有可抢占性；

● 当内核代码再一次具有可抢占性的时候。（如:spin_unlock时）

● 如果内核中的任务显式的调用schedule()

● 如果内核中的任务阻塞。

xiegang112

谢谢楼上的分析，我大概明白了。
关于单cpu抢占模式下的spin_lock实现成抢断禁止开关，我个人理解是，在抢占模式下，进入零界区（不考虑该零界区会被中断访问）之前，如果不禁用抢占，在当前进程访问零界区的时候，可能发生抢占导致进程切换。这个时候，如果新的进程也访问零界区，那么就会造成冲突。但，只要在前一个进程访问该临界区的时候，不发生抢占，该临界区就是安全的。所以，在单cpu抢占模式下，只要把spin_lock实现成禁止抢占的就行了，而没有必要像smp中的spin_lock那样，去循环测试一个lock。

不知道我理解是否正确

dreamice

是的，应该就是这样的。

Godbach

LDD3的第五章讲的spinlock，应该谈到这个问题了

Godbach

LDD3上的解释：

The kernel preemption case is handled by the spinlock code itself. Any time kernel code holds a spinlock, preemption is disabled on the relevant processor. Even uniprocessor systems must disable preemption in this way to avoid race conditions. That is why proper locking is required even if you never expect your code to run on a multiprocessor machine.