簡介自旋鎖

“鎖”的作用就是保護臨界區(qū)資源，避免不同的CPU同時訪問相同的變量（或中斷與進程同時訪問相同變量）。非原子變量的賦值，大多數(shù)都不是一個指令周期能完成的，試想如果CPU1將某變量剛更改了一半，CPU2正好就來讀取了這個半成品變量，并基于此去做計算，可能會造成嚴重后果。

解決辦法就是CPU1在改寫這個變量前，先“加鎖”；CPU2訪問這個變量前也先加鎖，但由于已經(jīng)被加鎖了，所以獲取鎖失敗，CPU2原地等待鎖釋放；CPU1改寫完變量后，“解鎖”；CPU2獲取到鎖后加鎖，然后訪問變量，完成后解鎖。

上面的“鎖”可以是信號量、互斥鎖、自旋鎖等。本文的自旋鎖（spinlock）與其它鎖的最大不同，就是在等待鎖釋放的時候不會睡眠，而是在空轉(zhuǎn)（自旋）。信號量和互斥鎖在等待鎖釋放的時候，會進入睡眠。

不睡眠的好處是：可以在中斷上下文運行；另外，對于很快就能獲取到鎖的場景，這種方式效率更高。

不睡眠的壞處是：如果等待鎖釋放的時間較長，則極其浪費CPU資源。

自旋鎖在X86的代碼實現(xiàn)

/******include/asm-i386/spinlock_types.h***/

typedef struct {
                unsigned int slock;
} raw_spinlock_t;
 #define __RAW_SPIN_LOCK_UNLOCKED { 1 }

/******include/asm-i386/spinlock.h***/

static inline void __raw_spin_lock(raw_spinlock_t *lock){
    asm volatile(
       // lock->slock減1
      1:LOCK_PREFIX decb %0
       //如果不為負.跳轉(zhuǎn)到3f.3f后面沒有任何指令，即為退出
      jns 3f
      //重復執(zhí)行nop.nop是x86的小延遲函數(shù)
      2:rep nop
      cmpb $0,%0
      //如果lock->slock不大于0，跳轉(zhuǎn)到標號2，即繼續(xù)重復執(zhí)行nop
      jle 2
      //如果lock->slock大于0，跳轉(zhuǎn)到標號1，重新判斷鎖的slock成員
      jmp 1
      3:: "+m" (lock->slock) : : "memory");
}

在多處理器環(huán)境中 LOCK_PREFIX 實際被定義為 “lock”前綴。x86 處理器使用“lock”前綴的方式提供了在指令執(zhí)行期間對總線加鎖的手段。芯片上有一條引線 LOCK，如果在一條匯編指令(ADD, ADC, AND, BTC, BTR, BTS, CMPXCHG, CMPXCH8B, DEC, INC, NEG, NOT, OR, SBB, SUB, XOR, XADD, XCHG)前加上“lock” 前綴，經(jīng)過匯編后的機器代碼就使得處理器執(zhí)行該指令時把引線 LOCK 的電位拉低，從而把總線鎖住，這樣其它處理器或使用DMA的外設(shè)暫時無法通過同一總線訪問內(nèi)存。

jns 匯編指令檢查 EFLAGS 寄存器的 SF(符號)位，如果為 0，說明 slock 原來的值為 1，則線程獲得鎖，然后跳到標簽 3 的位置結(jié)束本次函數(shù)調(diào)用。如果 SF 位為 1，說明 slock 原來的值為 0 或負數(shù)，鎖已被占用。那么線程轉(zhuǎn)到標簽 2 處不斷測試 slock 與 0 的大小關(guān)系，假如 slock 小于或等于 0，跳轉(zhuǎn)到標簽 2 的位置繼續(xù)忙等待；假如 slock 大于 0，說明鎖已被釋放，則跳轉(zhuǎn)到標簽 1 的位置重新申請鎖。