菜鸟nginx源代码剖析数据结构篇（十） 自旋锁ngx_spinlock

时间：2024-07-03 17:07:02

菜鸟nginx源代码剖析数据结构篇（十） 自旋锁ngx_spinlock

  • Author：Echo Chen（陈斌）

  • Email：chenb19870707@gmail.com

  • Blog：Blog.****.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运行线程申请自旋锁时，假设锁可用。则获得锁。然后运行临界区操作，最后释放锁。假设锁已被占用。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;

    原子的比較和交换，假设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提供原子的比較和交换，假设*ptr == oldval,就将newval写入*ptr。

    进程主动让出运行权。ngx_sched_yeld

       1: #define ngx_sched_yield()  sched_yield()

    3.源码剖析

       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:             //假设 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:               //这中间过程中假设出现锁被释放从而能够使用的情况，则循环会被中止，spinlock 函数会返回值。假设重试仍没有成功。则运行 ngx_sched_yield。然后再反复上面的操作。

      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，假设 *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运行权
      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: }

  • 4.參考资料

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

    2.《深入理解Nginx》

  • -Echo Chen

  • Blog.****.net/chen19870707

  • -

    • 相关文章