53、Linux内核同步：互斥锁与自旋锁的选择与使用

Linux内核同步：互斥锁与自旋锁的选择与使用

1. 死锁与活锁

在多线程或多进程的环境中，死锁和活锁是常见的并发问题。Steve Rostedt在2011年的Linux Plumber’s Conference上对lockdep进行了详细介绍，相关幻灯片探讨了简单和复杂的死锁场景，以及lockdep如何检测它们（ 链接 ）。

活锁与死锁类似，但参与任务的状态是运行而非等待。例如，中断“风暴”可能导致活锁，现代网络驱动通过关闭中断（在中断负载下）并采用一种称为New API; Switching Interrupts (NAPI)的轮询技术来缓解这种影响（在适当的时候再打开中断）。

2. 内核锁的类型

Linux内核主要有两种类型的锁：互斥锁（mutex lock）和自旋锁（spinlock）。实际上，还有其他类型的锁，以及同步和“无锁”编程技术。

3. 互斥锁与自旋锁的区别

3.1 线程竞争锁的情况

假设有三个线程tA、tB和tC在SMP系统上并行运行驱动读取方法的伪代码。在临界区开始前（时间t2）获取锁，在临界区代码路径结束后（时间t3）释放锁。当三个线程同时尝试获取锁时，系统保证只有一个线程能成功获取。假设tB获取到锁，它成为“赢家”线程，tA和tC则是“输家”线程，它们会等待锁被释放。当“赢家”线程完成临界区并解锁后，“输家”线程再次竞争锁。

3.2 互斥锁和自旋锁的等待方式