15、Windows系统同步机制深度解析

Windows系统同步机制深度解析

1. 锁机制概述

在多处理器环境中，为了确保数据的一致性和线程的协调执行，操作系统需要各种同步机制。其中，自旋锁是一种基础的同步工具。有一种特殊的自旋锁，在没有写操作时允许非竞争的共享获取。当有写操作时，读者必须释放锁，且在写操作进行时，不允许新的读者获取锁。例如，当驱动开发者频繁遍历链表，但很少插入或删除项时，这种锁可以减少竞争，避免使用复杂的排队自旋锁。

2. 执行互锁操作

内核提供了一些基于自旋锁构建的简单同步函数，用于更高级的操作，如在单链表和双链表中添加和删除条目。这些函数包括单链表的 ExInterlockedPopEntryList 和 ExInterlockedPushEntryList ，以及双链表的 ExInterlockedInsertHeadList 和 ExInterlockedRemoveHeadList 等。这些函数都需要一个标准自旋锁作为参数，并且在整个内核和设备驱动代码中广泛使用。

与标准的获取和释放自旋锁的API不同，这些执行互锁操作的函数将所需代码内联，并使用不同的排序方案。标准的 Ke 自旋锁API先测试并设置位以检查锁是否释放，然后原子地执行锁定的测试和设置操作来获取锁；而这些函数则先禁用处理器上的中断，然后立即尝试原子测试和设置。如果初始尝试失败，会重新启用中断，并继续使用标准的忙等待算法，直到测试和设置操作返回0，此时整个函数会重新启动。因此，用于执行互锁函数的自旋锁不能与之前讨论的标准内核API一起使用，非互锁的列表操作也不能