linux-自旋锁(spinlock)

概述

        内核当发生访问资源冲突的时候，可以有两种锁的解决方案选择：

        • 一个是原地等待(自旋锁方式)

        • 一个是挂起当前进程，调度其他进程执行（睡眠）(互斥锁方式)

        Spinlock 是内核中提供的一种比较常见的锁机制，自旋锁是“原地等待”的方式解决资源冲突的，即，一个线程获取了一个自旋锁后，另外一个线程期望获取该自旋锁，获取不到，只能够原地“打转”（忙等待）。由于自旋锁的这个忙等待的特性，注定了它使用场景上的限制 —— 自旋锁不应该被长时间的持有（消耗 CPU 资源）。

        在 linux kernel 的实现中，经常会遇到这样的场景：共享数据被中断上下文和进程上下文访问，该如何保护呢？如果只有进程上下文的访问，那么可以考虑使用 semaphore 或者 mutex 的锁机制，但是现在中断上下文也参和进来，那些可以导致睡眠的 lock 就不能使用了，这时候，可以考虑使用 spin lock。换言之，中断上下文要用锁，首选 spinlock。自旋锁尽可能的减少线程的阻塞，这对于锁的竞争不激烈，且占用锁时间非常短的代码块来说性能能大幅度的提升，因为自旋的消耗会小于线程阻塞挂起再唤醒的操作的消耗，这些操作会导致线程发生两次上下文切换！

初始化自旋锁(pthread_spin_init)

头文件：

#include <pthread.h>

函数原型：

int pthread_spin_init(pthread_spinlock_t *lock int pshared);

作用：

        初始化自旋锁 lock

参数含义：

        lock:自旋锁

        pshared:要设置的自旋锁属性，为 PTHREAD_PROCESS_PRIVATE 表示互斥锁只能在本进程中使用，为 PTHREAD_PROCESS_SHARED 表示互斥锁可以在不同进程间使用

返回值：

        成功返回 0,

        失败返回错误码

销毁自旋锁(pthread_spin_destory)

头文件：

#include <pthread.h>

函数原型：

int pthread_spin_destory(pthread_spinlock_t *lock);

作用：

        销毁自旋锁 lock

参数含义：

        lock:自旋锁

返回值：

        成功返回 0,

        失败返回错误码

获取自旋锁

一直获取(pthread_spin_lock)

头文件：

#include <pthread.h>

函数原型：

int pthread_spin_lock(pthread_spinlock_t *lock);

作用：

        获取自旋锁 lock 并上锁，没获取到则一直循环获取

参数含义：

        lock:要获取的自旋锁

返回值：

        成功返回 0

        失败返回错误码

直接返回的获取(pthread_spin_trylock)

头文件：

#include <pthread.h>

函数原型：

int pthread_spin_trylock(pthread_spinlock_t *lock);

作用：

        获取自旋锁 lock 并上锁,没获取到则立即返回

参数含义：

        lock:要获取的自旋锁

返回值：

        成功返回 0

        失败返回其他值

解锁操作(pthread_spin_unlock)

头文件：

#include <pthread.h>

函数原型：

int pthread_spin_unlock(pthread_spinlock_t *lock);

作用：

        释放自旋锁 lock(解锁)

参数含义：

        lock:要释放的自旋锁

返回值：

        成功返回 0

        失败返回其他值