【glusterfs】 LOCK 机制:自旋锁和互斥量

#if HAVE_SPINLOCK
#define LOCK_INIT(x)    pthread_spin_init (x, 0)
#define LOCK(x)         pthread_spin_lock (x)
#define TRY_LOCK(x)     pthread_spin_trylock (x)
#define UNLOCK(x)       pthread_spin_unlock (x)
#define LOCK_DESTROY(x) pthread_spin_destroy (x)

typedef pthread_spinlock_t gf_lock_t;
#else
#define LOCK_INIT(x)    pthread_mutex_init (x, 0)
#define LOCK(x)         pthread_mutex_lock (x)
#define TRY_LOCK(x)     pthread_mutex_trylock (x)
#define UNLOCK(x)       pthread_mutex_unlock (x)
#define LOCK_DESTROY(x) pthread_mutex_destroy (x)

typedef pthread_mutex_t gf_lock_t;
#endif /* HAVE_SPINLOCK */


1 Pthread mutex

Mutex属于sleep-waiting类型的锁. 从 2.6.x 系列稳定版内核开始, Linux 的 mutex 都是 futex (Fast-Usermode-muTEX)锁.
futex(快速用户区互斥的简称)是一个在Linux上实现锁定和构建高级抽象锁如信号量和POSIX互斥的基本工具。它们第一次出现在内核开发的2.5.7版;其语义在2.5.40固定下来,然后在2.6.x系列稳定版内核中出现。
Futex 是由Hubertus Franke(IBM Thomas J. Watson 研究中心), Matthew Kirkwood,Ingo Molnar(Red Hat)和 Rusty Russell(IBM Linux 技术中心)等人创建的。
Futex 是由用户空间的一个对齐的整型变量和附在其上的内核空间等待队列构成. 多进程或多线程绝大多数情况下对位于用户空间的futex 的整型变量进行操作(汇编语言调用CPU提供的原子操作指令来增加或减少),而其它情况下,则需要通过代价较大的系统调用来对位于内核空间的等待队列进行操作(如唤醒等待的进程/线程,或 将当前进程/线程放入等待队列). 除了多个线程同时竞争锁的少数情况外,基于 futex 的 lock 操作是不需要进行代价昂贵的系统调用操作的.
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从 实现原理上来讲,Mutex属于sleep-waiting类型的锁。例如在一个双核的机器上有两个线程(线程A和线程B),它们分别运行在Core0和 Core1上。假设线程A想要通过pthread_mutex_lock操作去得到一个临界区的锁,而此时这个锁正被线程B所持有,那么线程A就会被阻塞 (blocking),Core0 会在此时进行上下文切换(Context Switch)将线程A置于等待队列中,此时Core0就可以运行其他的任务(例如另一个线程C)而不必进行忙等待。而Spin lock则不然,它属于busy-waiting类型的锁,如果线程A是使用pthread_spin_lock操作去请求锁,那么线程A就会一直在 Core0上进行忙等待并不停的进行锁请求,直到得到这个锁为止。

Pthreads提供的Mutex锁操作相关的API主要有:
1、 pthread_mutex_lock (pthread_mutex_t *mutex);
2、 pthread_mutex_trylock (pthread_mutex_t *mutex);
3、 pthread_mutex_unlock (pthread_mutex_t *mutex);

2 Pthread spinlock

spinlock,也称自旋锁,是属于busy-waiting类型的锁.在多处理器环境中, 自旋锁最多只能被一个可执行线程持有。如果一个可执行线程试图获得一个被争用(已经被持有的)自旋锁,那么该线程就会一直进行忙等待,自旋,也就是空转,等待锁重新可用。如果锁未被争用,请求锁的执行线程便立刻得到它,继续执行。

一个被争用的自旋锁使得请求它的线程在等待锁重新可用时自旋,特别的浪费CPU时间,所以自旋锁不应该被长时间的持有。实际上,这就是自旋锁的设计初衷,在短时间内进行轻量级加锁。

Kernel中的自旋锁不能够在能够导致睡眠的环境中使用。举个例子,一个线程A获得了自旋锁L;这个时候,发生了中断,在对应的中断处理函数B中,也尝试获得自旋锁L,就会中断处理程序进行自旋。但是原先锁的持有者只有在中断处理程序结束后,采用机会释放自旋锁,从而导致死锁。
由于涉及到多个处理器环境下,spin lock的效率非常重要。因为在等待spin lock的过程,处理器只是不停的循环检查,并不执行其他指令。但即使这样, 一般来说,spinlock的开销还是比进程调度(context switch)少得多。这就是spin lock 被广泛应用在多处理器环境的原因

Pthreads提供的与Spin Lock锁操作相关的API主要有:

pthread_spin_lock(pthread_spinlock_t *lock);

pthread_spin_trylock(pthread_spinlock_t *lock);

pthread_spin_unlock(pthread_spinlock_t *lock);


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转载自blog.csdn.net/penglaixy/article/details/41379103
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