linux自旋锁spin_lock

原创

qq635f6f89e5645 2022-10-31 15:15:06 ©著作权

©著作权归作者所有：来自51CTO博客作者qq635f6f89e5645的原创作品，请联系作者获取转载授权，否则将追究法律责任

spin_lock与spin_lock_irq与spin_lock_irqsave

spin_lock与spin_lock_irq两者差别在于是否调用local_irq_disable()函数，即是否禁止本地中断。
spin_lock比spin_lock_irq速度快，但是它并不是任何情况下都是安全的。在任何情况下使用spin_lock_irq都是安全的。因为它既禁止本地中断，又禁止内核抢占。
spin_lock_irqsave禁止内核抢占，关闭中断，保存中断状态寄存器的标志位，spin_lock_irqsave在锁返回时，进入中断之前开的之后也是开的，之前关，之后也是关的，spin_lock_irq则不管之前是否开关，返回的时候都是开的。

//spin_lock  
static inline void __raw_spin_lock(raw_spinlock_t *lock)  
{  
         preempt_disable();  
         spin_acquire(&lock->dep_map, 0, 0, _RET_IP_);  
         LOCK_CONTENDED(lock, do_raw_spin_trylock, do_raw_spin_lock);  
} 
  
//spin_lock_irq
static inline void __raw_spin_lock_irq(raw_spinlock_t *lock)  
{  
        local_irq_disable();  
        preempt_disable();  
        spin_acquire(&lock->dep_map, 0, 0, _RET_IP_);  
        LOCK_CONTENDED(lock, do_raw_spin_trylock, do_raw_spin_lock);  
}

抢占，中断，多个cpu情况下访问共享资源

单个cpu非抢占

自旋锁的目的如果在系统不支持内核抢占时，自旋锁的实现也是空的，因为单核只有一个线程在执行，不会有内核抢占，从而资源也不会被其他线程访问到。

单个cpu抢占

使用spin_lock会关闭内核抢占。
发生在线程与线程之间，如果不关闭内核抢占，A线程与B线程，A线程持有自旋锁，此时由于B线程优先级高，B线程被执行，也试图获取自旋锁，此时会造成死锁。所以这个时候，在进程A中使用spin_lock，获取lock之后，关闭内核抢占，就不会出现死锁的情况。

单个cpu有中断

使用spin_lock_irq不但会关闭内核抢占也禁止中断。
发生在线程与中断之间，如果不关闭中断，A线程与B中断处理程序，A线程持有自旋锁，此时来了一个中断，中断被执行，也试图获取自旋锁时造成死锁。所以这个时候，在进程A中使用spin_lock_irq，获取lock之后，不但关闭内核抢占，也禁止中断，就不会出现死锁的情况。

多个cpu

A线程运行在cpu0，B线程运行在cpu1，C中断运行在cpu1
A线程持有自旋锁，此时cpu1上来中断，C中断被执行，也试图获取自旋锁，但是是获取不到的，得等到A线程释放自旋锁之后才能获取自旋锁，在不同的cpu上线程与中断访问共享资源，此时用spin_lock就行了。
A线程运行在cpu0，B线程运行在cpu1，C中断运行在cpu0
这种就和单个cpu有中断情况是一样的，在同一个cpu上线程与中断之间访问共享资源，是需要用spin_lock_irq的。

自旋锁使用注意

自旋锁一直占用CPU，他在未获得锁的情况下，一直运行
在用自旋锁时有可能造成死锁，当递归调用时有可能造成死锁，调用有些其他函数也可能造成死锁，如 copy_to_user()、copy_from_user()、kmalloc()等。
因此我们要慎重使用自旋锁，自旋锁只有在内核可抢占式或SMP的情况下才真正需要，在单CPU且不可抢占式的内核下，自旋锁的操作为空操作。自旋锁适用于锁使用者保持锁时间比较短的情况下。