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自旋锁在抢占(或非抢占)单核和多核中的作用  

2017-03-09 10:21:18|  分类: Linux内核 |  标签: |举报 |字号 订阅

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http://blog.csdn.net/xhjcehust/article/details/26132167

(1) linux上的自旋锁有三种实现:
          1. 在单cpu,不可抢占内核中,自旋锁为空操作。
          2. 在单cpu,可抢占内核中,自旋锁实现为“禁止内核抢占”,并不实现“自旋”。
          3. 在多cpu,可抢占内核中,自旋锁实现为“禁止内核抢占” + “自旋”。

(2) 关于抢占式内核与非抢占式内核:
          在非抢占式内核中,如果一个进程在内核态运行,其只有在以下两种情况会被切换:
          1.  其运行完成(返回用户空间)
          2.  主动让出cpu(即主动调用schedule或内核中的任务阻塞——这同样也会导致调用schedule)

          在抢占式内核中,如果一个进程在内核态运行,其只有在以下四种情况会被切换:
          1.  其运行完成(返回用户空间)
          2.  主动让出cpu(即主动调用schedule或内核中的任务阻塞——这同样也会导致调用schedule)
          3.  当从中断处理程序正在执行,且返回内核空间之前(此时可抢占标志premptcount须为0) 。
          4.  当内核代码再一次具有可抢占性的时候,如解锁及使能软中断等。

禁止内核抢占只是关闭“可抢占标志”,而不是禁止进程切换。显式使用schedule或进程阻塞(此也会导致调用schedule)时,还是会发生进程调度的。

一种死锁情况:
死锁是有可能发生的。
死锁发生在多核的情况,下面来分析一下:
首先,对于多核抢占与多核非抢占的情况,在使用自旋锁时,其情况基本是一致的。
因为在多核抢占的情况下,使用自旋锁会禁止内核抢占,这样多核抢占就相当于多核非抢占的情况。

那下面就只分析多核非抢占的情况。
假设系统有A,B两个CPU。
A上正在运行的a进程已获得自旋锁,并在临界区运行。
B上正在运行的b进程企图获得自旋锁,但由于自旋锁已被占用,于是b进程在B CPU上“自旋”空转。

这时,如果在A上的a进程因程序阻塞,而被休眠。接着A会切换运行另一进程c。
若这个进程c也企图获取自旋锁,c进程同样会因为锁已被占用,而在A上“自旋”空转。
这时候,A上的a进程与c进程就形成了死锁。a进程需要被c进程占用的CPU,c进程需要被a进程占用的锁。

至于在单cpu内核上不会出现上述情况,因为单cpu上的自旋锁实际没有“自旋功能”
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