菜鸟nginx源代码剖析数据结构篇（十） 自旋锁ngx_spinlock

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

Blog：Blog.csdn.net/chen19870707

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：http://trac.nginx.org/nginx/browser/nginx/src/core/ngx_spinlock.c

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.http://blog.csdn.net/poechant/article/details/8062969

2.《深入理解Nginx》

-Echo Chen

Blog.csdn.net/chen19870707

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