抢占+SMP+中断上下文->临界区资源保护方式

wangfeifeiwc

自旋锁特点:
(1)        自旋锁机制本身不会休眠，所以可以用于不能休眠的代码中(如IRQ 例程)。
(2)        自旋锁有性能优势(加锁/解锁 约7us)

并发是需要同步操作的根源，在SMP上并发的来源如下:
       A 进程间的抢占
       B 异步中断事件
       C 两个以上的CPU，执行同一段代码

如果有一段critical code需要在上面的A、B、C三种情况下都有可能执行到，可使用spin_lock_irq(&lock)，因为
(1)        自旋锁本身是禁止本CPU上的抢占，所以A不可能发生
(2)        Spin_lock_irq(&lock)是关本CPU上的中断的，所以B不可能发生
(3)        对于C情况，CPU0没有释放自旋锁时，CPU1一直忙等待，但不会死锁

总结，需思考所要保护的资源的并发执行场景。然后决定是否使用自旋锁，以及使用哪种自旋锁。自旋锁使用不当会有如下问题:
(1)        死锁
(2)        受保护的critical code太多，可能阻止本CPU的任务调度(更高优先级的任务不得不等待)，或者其它CPU忙等(不做任何事情)。

liuiang

当然！！  有什么不安全的么？

liuiang

11楼总结的非常全了。

事实上恰恰是在SMP的的情况下才引入的spin lock，因为smp是的“原子性”更为复杂。

在UP模式下，要想使其某段数据访问“原子的（或事务的）”发生，仅需要关调度或者关中断即可。

但是在smp环境下，关调度和关中断都无法达到“原子”的目的，因此，引入spin lock这种忙等待锁。

xinshirn

嗯，了解了。
我之前以为spin_lock_irqsave()这个函数没有spin_lock功能(在单CPU里面确实用不着spin_lock，它只起着禁止抢占的作用)，
原来如果CPU支持SMP，那么该函数就包含了spin_lock.
也就是说，在SMP情况下：
spin_lock_irqsave() = spin_lock() + local_irq_save().

wjydlut

想问一下 spin_lock_irqsave(&lock,flags); 保存这个flags是干什么用的呢？ 一直没有想明白

回复 11# wangfeifeiwc


   

xinshirn

回复 15# wjydlut


  至于具体怎么用可以追踪一下内核的代码。但是作用是很明显的：
这个函数的作用就是用来保存中断状态的。

在这个函数执行之前的中断是否被开启了，用flag参数介入，类似于保存标志(其实实际机制并并不是简单的保存到flags)；
等临界区出来的时候，调用restore的时候同样根据上次保存的标志，来恢复到之前的中断状态。

如果不要标志，禁中断的时候就不知道本来是禁止的还是使能的。
出了临界区要恢复到之前的状态，而不是一定要打开中断。

有点比较有意思，定义一个flags，但是并没将这个变量的地址，而是作为形参传入，所以在函数返回后并不能改变定义的flags,究竟是怎么实现保存中断状态的，可以追踪内核代码。

linuxhunter

spin_lock_irqsave()做了如下工作：
1）关闭本CPU内核抢占；
2）保存本地eflags到外部变量，以便于后续恢复eflags；
3）关闭本地中断；
4）加自旋锁保护；
此时无论从本地CPU上还是其他CPU上都无法进入临界区（本地关闭硬件中断，同时关闭本地CPU内核抢占，其他CPU的进程则在当前CPU上自旋）；

spin_unlock_irqrestore()做了如下工作：
1）释放自旋锁；
2）从外部变量恢复本地eflags；
3）开启本地CPU内核抢占；
此时本地CPU上若在spin_lock_irqsave()之前中断是开启的则此时中断恢复开启状态，否则中断仍为关闭状态。本地CPU允许内核抢占。其他CPU可以退出自旋状态进入临界区；

tianhuo7766

回复 16# xinshirn


    哈哈，你好，这个函数spin_lock_irqsave(&lock,flag)是个宏，所以实际上flags是被改变了;(发现宏比函数强大啊！)

aweii

自旋锁是smp安全的