菜鸟nginx源代码剖析数据结构篇（十） 自旋锁ngx_spinlock

 

Author：Echo Chen（陈斌）

Email：chenb19870707@gmail.com

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Date：Nov 11th, 2014

          自旋锁(Spinlock)是一种 Linux 内核中广泛运用的底层同步机制。

自旋锁是一种工作于多处理器环境的特殊的锁，在单处理环境中自旋锁的操作被替换为空操作。

当某个处理器上的内核运行线程申请自旋锁时，假设锁可用。则获得锁。然后运行临界区操作，最后释放锁。假设锁已被占用。线程并不会转入睡眠状态，而是忙等待该锁，一旦锁被释放。则第一个感知此信息的线程将获得锁。

1.源码位置

 

源文件：

 

2.相关结构定义

原子锁结构 ngx_atomic_t：

1: typedef unsigned long               ngx_atomic_uint_t;

2: typedef volatile ngx_atomic_uint_t  ngx_atomic_t;

原子锁值类型 ngx_atomic_int_t:

1: typedef long                        ngx_atomic_int_t;

原子的比較和交换，假设lock和old相等，则set写入lock

1: #define ngx_atomic_cmp_set(lock, old, set)                                    \

2:     __sync_bool_compare_and_swap(lock, old, set)

说明：

bool __sync_bool_compare_and_swap (type *ptr, type oldval type newval, ...)

       type __sync_val_compare_and_swap (type *ptr, type oldval type newval, ...)

这两个函数是GCC提供原子的比較和交换，假设*ptr == oldval,就将newval写入*ptr。

进程主动让出运行权。ngx_sched_yeld

1: #define ngx_sched_yield()  sched_yield()

3.源码剖析

1: void

2: ngx_spinlock(ngx_atomic_t *lock, ngx_atomic_int_t value, ngx_uint_t spin)

3: {

4: 

5: #if (NGX_HAVE_ATOMIC_OPS)

6: 

7:     ngx_uint_t  i, n;

8: 

9: 

10:     for ( ;; ) {

11: 

12:         //*lock == 0,没有上锁则上锁，则调用ngx_atomic_cmp_set上锁，设置*lock=value，然后返回

13:         if (*lock == 0 && ngx_atomic_cmp_set(lock, 0, value)) {

14:             return;

15:         }

16:        

17:         // 多核

18:         if (ngx_ncpu > 1) {

19:            

20:             //假设 spin 为 80，则第一次等待 1 个 ngx_cpu_pause() 操作，然后再次查看锁是否可用。

接下来每轮分别等待 2个、4 个、8 个、16 个、32 个、64 个 ngx_cpu_pause() 操作后再试。

21:               //这中间过程中假设出现锁被释放从而能够使用的情况，则循环会被中止，spinlock 函数会返回值。假设重试仍没有成功。则运行 ngx_sched_yield。然后再反复上面的操作。

22:             for (n = 1; n < spin; n <<= 1) {

23: 

24:                 for (i = 0; i < n; i++) {

25:                     ngx_cpu_pause();

26:                 }

27:                

28:                 //检查是否上锁，假设 *lock == 0,则迅速上锁返回

29:                 if (*lock == 0 && ngx_atomic_cmp_set(lock, 0, value)) {

30:                     return;

31:                 }

32:             }

33:         }

34:        

35:         //让出CPU运行权

36:         ngx_sched_yield();

37:     }

38: 

39: #else

40: 

41: #if (NGX_THREADS)

42: 

43: #error ngx_spinlock() or ngx_atomic_cmp_set() are not defined !

44: 

45: #endif

46: 

47: #endif

48: 

49: }

 

4.參考资料

 

1.

2.《深入理解Nginx》

 

-Echo Chen

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