Linux中的spinlock機(jī)制 - CAS和ticket spinlock
[導(dǎo)讀]為什么要加鎖在SMP系統(tǒng)中，如果僅僅是需要串行地增加一個(gè)變量的值，那么使用原子操作的函數(shù)（API）就可以了。但現(xiàn)實(shí)中更多的場(chǎng)景并不會(huì)那么簡單，比如需要將一個(gè)結(jié)構(gòu)體A中的數(shù)據(jù)提取出來，然后格式化、解析，再添加到另一個(gè)結(jié)構(gòu)體B中，這整個(gè)的過程都要求是「原子的」，也就是完成之前，不允許...
為什么要加鎖
在SMP系統(tǒng)中，如果僅僅是需要串行地增加一個(gè)變量的值，那么使用原子操作的函數(shù)（API）就可以了。但現(xiàn)實(shí)中更多的場(chǎng)景并不會(huì)那么簡單，比如需要將一個(gè)結(jié)構(gòu)體A中的數(shù)據(jù)提取出來，然后格式化、解析，再添加到另一個(gè)結(jié)構(gòu)體B中，這整個(gè)的過程都要求是「原子的」，也就是完成之前，不允許其他的代碼來讀/寫這兩個(gè)結(jié)構(gòu)體中的任何一個(gè)。這時(shí)，相對(duì)輕量級(jí)的原子操作API就無法滿足這種應(yīng)用場(chǎng)景的需求了，我們需要一種更強(qiáng)的同步/互斥機(jī)制，那就是軟件層面的「鎖」的機(jī)制。同步鎖的「加鎖」和「解鎖」是放在一段代碼的一前一后，成對(duì)出現(xiàn)的，這段代碼被稱為Critical Section/Region（臨界區(qū)）。但鎖保護(hù)的并不是這段代碼本身，而是其中使用到的多核/多線程共享的變量，它「同步」(或者說串行化）的是對(duì)這個(gè)變量的訪問，通俗的語義就是“我有你就不能有，你有我就不會(huì)有”。Linux中主要有兩種同步鎖，一種是spinlock，一種是mutex。spinlock和mutex都既可以在用戶進(jìn)程中使用，也可以在內(nèi)核中使用，它們的主要區(qū)別是前者不會(huì)導(dǎo)致睡眠和調(diào)度，屬于busy wait形式的鎖，而后者可能導(dǎo)致睡眠和調(diào)度，屬于sleep wait形式的鎖。spinlock是最基礎(chǔ)的一種鎖，像后面將要介紹的rwlock(讀寫鎖)，seqlock(讀寫鎖)等都是基于spinlock衍生出來的。就算是mutex，它的實(shí)現(xiàn)與spinlock也是密不可分。因此，本系列文章將首先圍繞spinlock展開介紹。如何加鎖
Linux中spinlock機(jī)制發(fā)展到現(xiàn)在，其實(shí)現(xiàn)方式的大致有3種。【第一種實(shí)現(xiàn) - 經(jīng)典的CAS】最古老的一種做法是：spinlock用一個(gè)整形變量表示，其初始值為1，表示available的狀態(tài)。當(dāng)一個(gè)CPU（設(shè)為CPU A）獲得spinlock后，會(huì)將該變量的值設(shè)為0，之后其他CPU試圖獲取這個(gè)spinlock時(shí)，會(huì)一直等待，直到CPU A釋放spinlock，并將該變量的值設(shè)為1。那么其他的CPU是以何種形式等待的，如果有多個(gè)CPU一起等待，形成了競爭又該如何處理？這里要用到經(jīng)典的CAS操作（Compare And Swap）。- 誰和誰比較
static inline void arch_spin_lock(arch_spinlock_t *lock)
{
while (!__sl_cas( 
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