Windows 自旋锁分析(二)

最新推荐文章于 2024-06-20 16:51:52 发布

zacklin

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分类专栏： window系统内核编程文章标签： windows 工作汇编 byte 存储

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本文深入探讨了KeAcquireSpinLockAtDpcLevel与KefReleaseSpinLockFromDpcLevel的实现原理，比较了它们与KeAcquireSpinLock的区别，并详细分析了在不同处理器架构下这些函数的具体作用。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

3 KeAcquireSpinLockAtDpcLevel的实现机制
MSDN上说明调用KeAcquireSpinLockAtDpcLevel的程序必须运行在DISPATCH_LEVEL上。

在多核处理器（Windows2003）下
先来查看一下KeAcquireSpinLockAtDpcLevel的汇编代码
nt!KeAcquireSpinLockAtDpcLevel:
  mov    ecx,dword ptr [esp+4]
nt!KeAcquireSpinLockAtDpcLevel+0x4
   lock bts dword ptr[ecx],0
  jb     nt!KeAcquireSpinLockAtDpcLevel+0xe
  ret    4
nt!KeAcquireSpinLockAtDpcLevel+0xe：
  test    dwordptr [ecx],1
  je     nt!KeAcquireSpinLockAtDpcLevel+0x4
   pause
  jmp    nt!KeAcquireSpinLockAtDpcLevel+0xe
将KeAcquireSpinLockAtDpcLevel翻译成伪代码：
KeAcquireSpinLockAtDpcLevel (SpinLock){
    while(TRUE) {
    //独占处理器和相关存储空间执行下面代码
    lastbit=SpinLock.lastbit;
    SpinLock.lastbit=1;
    //释放独占
    if(lastbit ==1){
       while(SpinLock.lastbit ==1) ;
     }
     elsebreak;
    }
}
对比一下KfAcquireSpinLock，KeAcquireSpinLockAtDpcLevel除了不提升IRQL到DISPATCH_LEVEL，其他都是一样的，KeAcquireSpinLockAtDpcLevel的运行环境已经在DISPATCH_LEVEL上了，确实也不要提升。

KefReleaseSpinLockFromDpcLevel的实现
nt!KefReleaseSpinLockFromDpcLevel:
lock and byte ptr [ecx],0

ret
KefReleaseSpinLockFromDpcLevel就是简单实用lock指令把Spinlock的值置成0释放。

在单核处理器（WindowsXP）下
在单核处理器下KfAcquireSpinLock所作的工作就是简单提升一下IRQL到DISPATCH_LEVEL，那么KeAcquireSpinLockAtDpcLevel已经在DISPATCH_LEVEL，还需要做什么工作呢？是不是什么工作都不需要做了？
实际上观察KeAcquireSpinLockAtDpcLevel在单核处理器下的实现，发现确实什么也没做，直接返回了。
KefReleaseSpinLockFromDpcLevel也是一样,直接返回了。

分析：
关于KeAcquireSpinLockAtDpcLevel在MSDN上有这样一段文字：
当IRQL=DISPATCH_LEVEL时，驱动调用KeAcquireSpinLockAtDpcLevel比调用KeAcquireSpinLock有更好的性能。当IRQL<DISPATCH_LEVEL时,驱动必须调用KeAcquireSpinLock。
其实观察具体实现，KeAcquireSpinLockAtDpcLevel“更好的性能”体现在多核状态下少运行了两条MOV指令，单核状态下少运行了三条MOV指令和一条SHR指令，不得不感叹下Windows的惜指令如金。