Linux 自旋锁学习总结

最新推荐文章于 2025-09-07 17:27:44 发布

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本文介绍了Linux 2.4内核中自旋锁的实现原理及使用方法。自旋锁是一种忙等待机制，通过锁总线确保指令执行过程中不受其他指令干扰。文章详细解析了自旋锁的核心结构体定义及spin_lock与spin_unlock函数的汇编级实现。

前言

基于 2.4 内核学习笔记

参考资料：
《Linux 内核情景分析》
《Linux 内核设计与实现》
《Linux 设备驱动程序》

概述

自旋锁：从名字上来讲就是一种忙等待机制，即在资源被占用时，其他程序检测忙等

下面是相关 API ：
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

硬件原理

其实主要是用到了 lock 指令，这条指令主要用于锁总线用的，所谓锁总线嘛，总是在我这条命令操作时，不让其他模块访问系统总线，
从而保证我这条命令执行时不受其他命令干扰，因为一条指令执行并不是一步到位的，也是分为几个步骤的，比如至少分为取指周期+执行周期，是可能受其他指令干扰的。

下面为系统总线示意图：
在这里插入图片描述

软件实现

核心结构体：

typedef struct {
	volatile unsigned long lock;			//  0 表示空闲，负数表示锁定
} spinlock_t;


void spin_lock(spinlock_t *lock)
{
	__asm__ __volatile__(
		spin_lock_string
				#define spin_lock_string \
					"\n1:\t" \
					"lock ; decb %0\n\t" \ // 将 spinlock_t->lock 减 1 ，操作时锁住总线
					"js 2f\n" \				// 非负，表示成功，返回
					".section .text.lock,\"ax\"\n" \
					"2:\t" \				// 否则跳到这里进行循环测试
					"cmpb $0,%0\n\t" \
					"rep;nop\n\t" \
					"jle 2b\n\t" \
					"jmp 1b\n" \
					".previous"
		:"=m" (lock->lock) : : "memory");
}

// spinunlock 函数
spin_unlock(spinlock_t *lock)
{
	__asm__ __volatile__(
		spin_unlock_string
			#define spin_unlock_string \
				"movb $1,%0"		// 命令本身就是原子性的，不需要 lock 
		:"=m" (lock->lock) : : "memory");
}