鸿蒙内核源码分析——(自旋锁篇)

本篇说清楚自旋锁

读本篇之前建议先读系列篇 进程/线程篇.

内核中哪些地方会用到自旋锁?看图:

概述

自旋锁顾名思义，是一把自动旋转的锁，这很像厕所里的锁，进入前标记是绿色可用的，进入格子间后，手一带，里面的锁转个圈，外面标记变成了红色表示在使用，外面的只能等待.这是形象的比喻，但实际也是如此.

在多CPU核环境中，由于使用相同的内存空间，存在对同一资源进行访问的情况，所以需要互斥访问机制来保证同一时刻只有一个核进行操作，自旋锁就是这样的一种机制。

• 自旋锁是指当一个线程在获取锁时，如果锁已经被其它CPU中的线程获取，那么该线程将循环等待，并不断判断是否能够成功获取锁，直到其它CPU释放锁后，等锁CPU才会退出循环。

• 自旋锁的设计理念是它仅会被持有非常短的时间，锁只能被一个任务持有，而且持有自旋锁的CPU是不可以进入睡眠模式的，因为其他的CPU在等待锁，为了防止死锁上下文交换也是不允许的，是禁止发生调度的.

• 自旋锁与互斥锁比较类似，它们都是为了解决对共享资源的互斥使用问题。无论是互斥锁，还是自旋锁，在任何时刻，最多只能有一个持有者。但是两者在调度机制上略有不同，对于互斥锁，如果锁已经被占用，锁申请者会被阻塞；但是自旋锁不会引起调用者阻塞，会一直循环检测自旋锁是否已经被释放。

虽然都是共享资源竞争，但自旋锁强调的是CPU核间的竞争，而互斥量强调的是任务(包括同一CPU核)之间的竞争.

自旋锁长什么样?

    typedef struct Spinlock {//自旋锁结构体
        size_t      rawLock;//原始锁
    #if (LOSCFG_KERNEL_SMP_LOCKDEP == YES) // 死锁检测模块开关
        UINT32      cpuid; //持有锁的CPU
        VOID        *owner; //持有锁任务
        const CHAR  *name; //锁名称
    #endif
    } SPIN_LOCK_S;

结构体很简单，里面有个宏，用于死锁检测，默认情况下是关闭的.所以真正的被使用的变量只有rawLock一个.但C语言代码中找不到变量的变化过程，而是通过一段汇编代码来实现.看完本篇会明白也只能通过汇编代码来实现自旋锁.

自旋锁使用流程

自旋锁用于多CPU核的情况，解决的是CPU之间竞争资源的问题.使用流程很简单，三步走。

• 创建自旋锁：使用LOS_SpinInit初始化自旋锁，或者使用SPIN_LOCK_INIT初始化静态内存的自旋锁。

• 申请自旋锁：使用接口LOS_SpinLock LOS_SpinTrylock LOS_SpinLockSave申请指定的自旋锁，申请成功就继续往后执行锁保护的代码；申请失败在自旋锁申请中忙等，直到申请到自旋锁为止。

• 释放自旋锁：使用LOS_SpinUnlock LOS_SpinUnlockRestore接口释放自旋锁。锁保护代码执行完毕后，释放对应的自旋锁，以便其他核申请自旋锁。

几个关键函数

自旋锁模块由内联函数实现，见于los_spinlock.h 代码不多，主要是三个函数.

ArchSpinLock(&lock->rawLock);
ArchSpinTrylock(&lock->rawLock)
ArchSpinUnlock(&lock->rawLock);

可以说掌握了它们就掌握了自旋锁，但这三个函数全由汇编实现.见于los_dispatch.S文件
因为系列篇已有两篇讲过汇编代码，所以很容易理解这三段代码.函数的参数由r0记录，即r0保存了lock->rawLock的地址，拿锁/释放锁是让lock->rawLock在0，1切换
下面逐一说明自旋锁的汇编代码.

ArchSpinLock 汇编代码

    FUNCTION(ArchSpinLock)  @死守，非要拿到锁
        mov     r1， #1      @r1=1
    1:                      @循环的作用，因SEV是广播事件.不一定lock-&g