多CPU与单CPU的spin_lock使用上的区别

本文详细介绍了在Linux内核中自旋锁spinlock的不同使用场景,包括spin_lock_irq、spin_lock_irqsave、spin_lock_bh等,以及它们在处理共享资源访问时的作用,如中断失效、软中断失效和多CPU互斥。

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    这样,考虑这四个方面的因素,通过判断我们要互斥的数据会被这四个因素中 
的哪几个来存取,就可以决定具体使用哪种形式的spinlock。如果只要和其他CPU 
互斥,就要用spin_lock/spin_unlock,如果要和irq及其他CPU互斥,就要用 
spin_lock_irq/spin_unlock_irq,如果既要和irq及其他CPU互斥,又要保存 
EFLAG的状态,就要用spin_lock_irqsave/spin_unlock_irqrestore,如果 
要和bh及其他CPU互斥,就要用spin_lock_bh/spin_unlock_bh,如果不需要和 
其他CPU互斥,只要和irq互斥,则用local_irq_disable/local_irq_enable, 
如果不需要和其他CPU互斥,只要和bh互斥,则用local_bh_disable/local_bh_enable, 
等等。值得指出的是,对同一个数据的互斥,在不同的内核执行路径中, 
所用的形式有可能不同(见下面的例子)。 

   1.有些情况下需要在访问共享资源时必须中断失效,而访问完后必须中断使能,这样的情形使用spin_lock_irq和spin_unlock_irq最好;

2.spin_lock_irqsave保存访问共享资源前的中断标志,然后失效中断;spin_unlock_irqrestore将恢复访问共享资源前的中断标志而不是直接使能中断;

3.如果被保护的共享资源只在进程上下文访问和软中断上下文访问,那么当在进程上下文访问共享资源时,可能被软中断打断,从而可能进入软中断上下文来对被保护的共享资源访问,因此对于这种情况,对共享资源的访问必须使用spin_lock_bh和 spin_unlock_bh来保护。当然使用spin_lock_irq和spin_unlock_irq以及spin_lock_irqsave和 spin_unlock_irqrestore也可以,它们失效了本地硬中断,失效硬中断隐式地也失效了软中断。但是使用spin_lock_bh和 spin_unlock_bh是最恰当的,它比其他两个快。如果被保护的共享资源只在进程上下文和tasklet或timer上下文访问,那么应该使用与上面情况相同的获得和释放锁的宏,因为tasklet和timer是用软中断实现的。

4.对tasklet和timer和互斥操作
如果被保护的共享资源只在一个tasklet或timer上下文访问,那么不需要任何自旋锁保护,因为同一个tasklet或timer只能在一个CPU上运行,即使是在SMP环境下也是如此;如果被保护的共享资源只在两个或多个tasklet或timer上下文访问,那么对共享资源的访问仅需要用spin_lock和spin_unlock来保护,不必使用_bh版本,因为当tasklet或timer运行时,不可能有其他tasklet或timer在当前CPU上运行。

5.spin_lock用于阻止在不同CPU上的执行单元对共享资源的同时访问以及不同进程上下文互相抢占导致的对共享资源的非同步访问,而中断失效和软中断失效却是为了阻止在同一CPU上软中断或中断对共享资源的非同步访问

转载于:https://www.cnblogs.com/xindufresne/p/4796117.html

<think>好的,用户想了解spin_lock_irqsave和spin_lock之间的区别。根据提供的引用内容,我需要先整理两者的主要差异。首先,spin_lock_irqsave会在获取锁之前禁用本地中断,并保存中断状态,而spin_lock可能不会处理中断。这可能涉及到中断上下文的处理,比如防止在锁持有期间被中断处理程序抢占,导致死锁。 引用中提到,spin_lock_irqsave的代码示例中调用了local_irq_disable()和preempt_disable(),这说明它确实会关闭中断和抢占。而spin_lock可能只处理抢占,不关中断。这可能导致在中断处理函数中使用spin_lock时,如果同一个锁在中断中被争夺,就会死锁。所以spin_lock_irqsave更适合在可能被中断上下文访问的共享资源上使用。 另外,用户提到的性能问题,引用[2]指出spin_lock_irqsave能不用就不用,因为关闭中断会影响系统响应和性能。但正确使用需要开发者有足够经验,确保不会出现死锁。因此,两者的选择取决于是否可能被中断处理程序访问,以及开发者对代码路径的掌控程度。 需要进一步解释的是,spin_lock_irqsave保存中断状态是为了在释放锁后恢复之前的中断状态,而不是简地开启中断,这可能在嵌套环境中很重要。而spin_lock不会修改中断状态,适用于确定不会有中断竞争的情况。 总结区别点:中断处理、状态保存、使用场景。同时要生成相关问题,可能涉及何时选择哪种锁,或者错误使用导致的后果等。</think>### spin_lock_irqsave spin_lock区别分析 在 Linux 内核同步机制中,`spin_lock_irqsave` 和 `spin_lock` 的主要差异体现在 **中断控制** 和 **使用场景** 上: 1. **中断处理机制** - `spin_lock` 仅通过关闭内核抢占(`preempt_disable()`)来保护临界区,但 **不关闭本地 CPU 中断**。若在中断上下文中存在对同一锁的竞争,可能导致死锁[^2]。 - `spin_lock_irqsave` 会在加锁前 **禁用本地 CPU 中断** 并保存中断状态,解锁时恢复原状态。其实现包含: ```c local_irq_save(flags); // 保存中断状态并禁用中断 preempt_disable(); // 关闭抢占 ``` 对应的解锁操作 `spin_unlock_irqrestore()` 会恢复中断状态[^3][^4]。 2. **状态保存恢复** - `spin_lock_irqsave` 通过 `flags` 变量保存中断状态,确保临界区执行后恢复原有中断配置,适用于嵌套调用或不确定中断初始状态的场景[^3]。 - `spin_lock` 不涉及中断状态保存,因此必须确保调用时 **本地中断已启用**,否则可能引发不可预知行为。 3. **适用场景** - `spin_lock` 适用于 **线程上下文** 且确定 **无中断处理程序竞争同一锁** 的情况(如非中断共享的数据结构)[^2]。 - `spin_lock_irqsave` 用于 **可能被中断上下文访问的共享资源**(如中断处理函数线程共享的缓冲区),避免中断重入导致的死锁[^1]。 #### 示例代码对比 ```c // 使用 spin_lock_irqsave unsigned long flags; spin_lock_irqsave(&lock, flags); // 禁用中断并保存状态 // 临界区操作 spin_unlock_irqrestore(&lock, flags); // 恢复中断状态 // 使用 spin_lock spin_lock(&lock); // 仅关闭抢占 // 临界区操作(假设无中断竞争) spin_unlock(&lock); ``` #### 性能风险权衡 - `spin_lock` 的性能更高,但错误使用(如在中断可能竞争的场景)会导致死锁。 - `spin_lock_irqsave` 安全性更强,但禁用中断会增加延迟,影响实时性[^4]。
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