菜鸟nginx源码剖析数据结构篇（十） 自旋锁ngx_spinlock[转]

菜鸟nginx源码剖析数据结构篇（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执行线程申请自旋锁时，如果锁可用，则获得锁，然后执行临界区操作，最后释放锁；如果锁已被占用，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.源代码位置

  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;

  原子的比较和交换，如果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提供原子的比较和交换，如果*ptr == oldval,就将newval写入*ptr。

  进程主动让出执行权，ngx_sched_yeld

     1: #define ngx_sched_yield()  sched_yield()

  3.源代码剖析

     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:             //如果 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:               //这中间过程中如果出现锁被释放从而可以使用的情况，则循环会被中止，spinlock 函数会返回值。如果重试仍没有成功，则执行 ngx_sched_yield，然后再重复上面的操作。

    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，如果 *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执行权

    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: }

• 4.参考资料

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

  2.《深入理解Nginx》