队列自旋锁——数据结构

typedef struct _KSPIN_LOCK_QUEUE {
    struct _KSPIN_LOCK_QUEUE * volatile Next;
    PKSPIN_LOCK volatile Lock;
} KSPIN_LOCK_QUEUE, *PKSPIN_LOCK_QUEUE;

typedef struct _KLOCK_QUEUE_HANDLE {
    KSPIN_LOCK_QUEUE LockQueue;
    KIRQL OldIrql;
} KLOCK_QUEUE_HANDLE, *PKLOCK_QUEUE_HANDLE;

### 自旋锁与互斥锁的区别 在多线程环境中,自旋锁和互斥锁均作为同步机制来保护共享资源免受并发访问的影响。然而两者的工作方式存在显著差异。 对于互斥锁而言,在一个线程试图获取已被占用的互斥锁时,此线程会被置于休眠状态直至锁变为空闲[^5]。此时操作系统负责管理这些处于等待队列中的线程,并在线程可继续执行时将其唤醒。这种方式适合于预计锁定持续时间较长的情况,因为让线程进入睡眠能够节省CPU资源[^2]。 相比之下,当遇到已持有的自旋锁时,请求锁的线程并不会立即停止运行;相反,它将持续轮询直到检测到锁变为可用为止——这一过程被称为“忙等”或“自旋”。这种策略特别适用于预期锁定周期极短的情形下,尤其是在高并发环境下或是跨多个处理器核心操作期间,可以减少因上下文切换带来的开销[^4]。 ### 适用场景 - **互斥锁** 更适宜应用于可能会长期持有锁的操作场合,比如涉及复杂数据结构更新或者I/O读写等耗时任务。由于这类情况下线程很可能需要较长时间才能完成其工作并释放锁,所以采用阻塞模式更为合理有效。 - **自旋锁** 则非常适合用于短暂且快速完成的任务,特别是在多核架构下的高性能计算领域内。例如在一个高度优化的应用程序里,某些关键路径上的简单变量修改动作可以通过自旋锁实现高效同步而不必担心过多消耗CPU利用率[^1]。 ```c // 使用互斥锁的例子 pthread_mutex_t mutex; pthread_mutex_init(&mutex, NULL); void critical_section() { pthread_mutex_lock(&mutex); // 执行临界区代码... pthread_mutex_unlock(&mutex); } // 使用自旋锁的例子 pthread_spinlock_t spinlock; pthread_spin_init(&spinlock, PTHREAD_PROCESS_PRIVATE); void short_critical_section() { pthread_spin_lock(&spinlock); // 执行非常短小的临界区代码... pthread_spin_unlock(&spinlock); } ```
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