自旋锁原理分析

1. 概念

自旋锁的目的是在短期间内进行轻量级的锁定，解决对某项共享资源的互斥使用，在等待锁重新可用期间进行自旋，所以自旋锁不应该被持有时间过长，如果需要长时间锁定的话，推荐使用信号量。实际操作的数据结构如下：

2. 获取锁

最终执行的代码是体系结构相关的自旋锁实现：arch_spin_lock。

3. 代码分析

static inline void arch_spin_lock(arch_spinlock_t *lock){ unsigned long tmp; u32 newval; arch_spinlock_t lockval; // 处理器通知内存系统将对某个地址的内存进行读写 prefetchw(&lock->slock); // 以独占的方式对 lock->tickets.next 执行 +1 操作 __asm__ __volatile__("1: ldrex %0, [%3]\n"" add %1, %0, %4\n"" strex %2, %1, [%3]\n"" teq %2, #0\n"" bne 1b" : "=&r" (lockval), "=&r" (newval), "=&r" (tmp) : "r" (&lock->slock), "I" (1 << TICKET_SHIFT) : "cc"); // 判断是否轮到自己拥有自旋锁 while (lockval.tickets.next != lockval.tickets.owner) { // 将当前核心挂起等待其他核心发送信号，也就是等 SEV 指令 wfe(); // 读取自旋锁中的 lock->tickets.owner lockval.tickets.owner = ACCESS_ONCE(lock->tickets.owner); } // 数据同步 smp_mb();}

4. 释放锁

最终执行的代码是体系结构相关的自旋锁实现：arch_spin_unlock。

5. 代码分析

static inline void arch_spin_unlock(arch_spinlock_t *lock){ // 数据同步 smp_mb(); // 将自旋锁交给下一个使用者 lock->tickets.owner++; // 先进行数据同步，然后给其他核心发信号 dsb_sev();}

6. 总结

自旋锁底层实现依赖于体系结构相关的汇编指令，在进行自旋锁操作时，使用独占指令LDREX/STREX；在自旋时使用指令WFE将当前核心挂起，等待被唤醒；当核心在释放自旋锁时，使用SEV指令通知其他所有核心。

自旋锁原理分析