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自旋锁Spin lock

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自旋锁与互斥锁有点类似,只是自旋锁不会引起调用者睡眠,如果自旋锁已经被别的执行单元保持,调用者就一直循环在那里看是 否该自旋锁的保持者已经释放了锁,"自旋"一词就是因此而得名。其作用是为了解决某项资源的互斥使用。因为自旋锁不会引起调用者睡眠,所以自旋锁的效率远 高于互斥锁。虽然它的效率比互斥锁高,但是它也有些不足之处:
1、自旋锁一直占用CPU,他在未获得锁的情况下,一直运行--自旋,所以占用着CPU,如果不能在很短的时 间内获得锁,这无疑会使CPU效率降低。
2、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。

自旋锁的用法如下:

首先定义:spinlock_t x;
然后初始化:spin_lock_init(spinlock_t *x); //自旋锁在真正使用前必须先初始化
在2.6.11内核中将定义和初始化合并为一个宏:

DEFINE_SPINLOCK(x)

获得自旋锁:spin_lock(x); //只有在获得锁的情况下才返回,否则一直“自旋”
spin_trylock(x); //如立即获得锁则返回真,否则立即返回假

释放锁:spin_unlock(x);

结合以上有以下代码段:

    spinlock_t lock;        //定义一个自旋锁
    spin_lock_init(&lock);
    spin_lock(&lock);    
    .......        //临界区
    spin_unlock(&lock);   //释放锁

还有一些其他用法:
spin_is_locked(x)
//  该宏用于判断自旋锁x是否已经被某执行单元保持(即被锁),如果是, 返回真,否则返回假。

spin_unlock_wait(x)
//  该宏用于等待自旋锁x变得没有被任何执行单元保持,如果没有任何执行单元保持该自旋锁,该宏立即返回,否
//将循环 在那里,直到该自旋锁被保持者释放。

spin_lock_irqsave(lock, flags)
//  该宏获得自旋锁的同时把标志寄存器的值保存到变量flags中并失效本地中//断。相当于:spin_lock()+local_irq_save()

spin_unlock_irqrestore(lock, flags)
//  该宏释放自旋锁lock的同时,也恢复标志寄存器的值为变量flags保存的//值。它与spin_lock_irqsave配对使用。
//相当于:spin_unlock()+local_irq_restore()

spin_lock_irq(lock)
  //该宏类似于spin_lock_irqsave,只是该宏不保存标志寄存器的值。相当 //于:spin_lock()+local_irq_disable()

spin_unlock_irq(lock)
//该宏释放自旋锁lock的同时,也使能本地中断。它与spin_lock_irq配对应用。相当于: spin_unlock()+local_irq+enable()

spin_lock_bh(lock)
//  该宏在得到自旋锁的同时失效本地软中断。相当于: //spin_lock()+local_bh_disable()

spin_unlock_bh(lock)
//该宏释放自旋锁lock的同时,也使能本地的软中断。它与spin_lock_bh配对//使用。相当于:spin_unlock()+local_bh_enable()

spin_trylock_irqsave(lock, flags)
//该宏如果获得自旋锁lock,它也将保存标志寄存器的值到变量flags中,并且失//效本地中断,如果没有获得锁,它什么也不做。因此如果能够立即 获得锁,它等//同于spin_lock_irqsave,如果不能获得锁,它等同于spin_trylock。如果该宏//获得自旋锁lock,那需要 使用spin_unlock_irqrestore来释放。

spin_trylock_irq(lock)
//该宏类似于spin_trylock_irqsave,只是该宏不保存标志寄存器。如果该宏获得自旋锁lock,需要使用spin_unlock_irq来释放。

spin_trylock_bh(lock)
//  该宏如果获得了自旋锁,它也将失效本地软中断。如果得不到锁,它什么//也不做。因此,如果得到了锁,它等同于spin_lock_bh,如果得 不到锁,它等同//于spin_trylock。如果该宏得到了自旋锁,需要使用spin_unlock_bh来释放。

spin_can_lock(lock)
//  该宏用于判断自旋锁lock是否能够被锁,它实际是spin_is_locked取反。//如果lock没有被锁,它返回真,否则,返回 假。该宏在2.6.11中第一次被定义,在//先前的内核中并没有该宏。

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