关于Spinlock机制的一点思考
存在两段代码同时在多核上执行的情况,这时候才需要一个真正的锁来宣告代码对资源的占有。
几个核可能会同时access临界区,这时的spinlock是如何实现的呢?
要用到CPU提供的一些特殊指令,对lock变量进行原子操作。
SMP中spin_lock的实现
实现在include/linux/spinlock_api_smp.h
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);}
SMP上的实现被分解为三句话。
Preempt_disable() 关抢占
Spin_acquire()是sparse检查需要
LOCK_CONTENDED()是一个宏,如果不考虑CONFIG_LOCK_STAT(该宏是为了统计lock的操作),则:
#define LOCK_CONTENDED(_lock, try, lock) \ lock(_lock)
则第三句话等同于:
do_raw_spin_lock(lock)
而do_raw_spin_lock()则可以从spinlock.h中找到痕迹:
static inline intdo_raw_spin_trylock(raw_spinlock_t *lock){ return arch_spin_trylock(&(lock)->raw_lock);}
看到arch,我们明白这个函数是体系相关的。下面分别分析ARM和x86体现结构下该函数的实现。
ARM中spin_lock的实现
static inline voidarch_spin_lock(arch_spinlock_t *lock)
{
unsigned long tmp;
__asm__ __volatile__("
1: ldrex %0, [%1]\n"
@将&lock->lock地址中的值,即lock->lock加载到tmp中,并设置&lock->lock为独占访问"
teq %0, #0\n"
@测试tmp是否为0
WFE("ne")
@不为0,则执行WFE指令。不为0,代表锁已被锁定,则通过WFE指令进入suspendmode(clock停止),直到该锁被释放时发出的SEV指令,CPU才会跳出suspend mode"
strexeq %0, %2, [%1]\n"
@将lock->lock加1,并解除lock->lock的锁定状态,tmp中存入返回状态"
teqeq %0, #0\n"
@如果执行成功,则tmp为0,成功获得所"
bne 1b"
@如果执行不成功,则tmp不为0,跳转到标号1处,继续获得锁。
: "=&r" (tmp)
: "r" (&lock->lock),"r" (1) : "cc")
smp_mb(); }
代码是一段内联汇编。Tmp为输出,放在寄存器中,在代码中以%0表示,&lock->lock为输入参数1,放在寄存器中,在代码中以%1表示,常数
1为输入参数2,放在寄存器中,在代码中以2%表示。
代码中,ldrex/strex以及WFE指令是关键。因lock->lock放在内存中,那么将lock->lock加1这一操作会经过读取内存,+1,写内存的操作,这一过程如果不是原子操作,那么其他核有可能在这一过程中访问lock->lock,造成错误。Ldrex/strex是ARM在arm v6中新增的指令,用于对内存区域的独占访问,WFE指令则可以在空等时间内暂停CPU的时钟,以达到省电的目的。
原文链接:http://blog.csdn.net/av_geek/article/details/41366539
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