用戶態(tài)自旋鎖和內(nèi)核態(tài)自旋鎖的區(qū)別？

DVD0423

如題，小弟內(nèi)核菜鳥，最近研究自旋鎖，發(fā)現(xiàn)用戶態(tài)也有自旋鎖實(shí)現(xiàn)（如pthread），不知道用戶態(tài)下的自旋鎖和內(nèi)核態(tài)的區(qū)別是什么？
或者說用戶態(tài)下的自旋鎖實(shí)現(xiàn)原理是什么？還望大神賜教。

amarant

不負(fù)責(zé)任的回答，用戶的鎖最后也用的內(nèi)核里面的。

Tinnal

回復(fù) 1# DVD0423

我有點(diǎn)不同意amarant的解析，有點(diǎn)以偏概全。

其實(shí)這個(gè)問題的核心就是什么才叫spinlock？只要符合拿不到鎖時(shí)自旋等待而是不去睡眠這個(gè)條件，就符合自旋鎖的定義，它的實(shí)現(xiàn)就是一個(gè)自旋鎖的！不管在那實(shí)現(xiàn)，不管最終的實(shí)現(xiàn)會(huì)有什么其它的效果。
跟拿到鎖以后是否還會(huì)被調(diào)度走沒有關(guān)系，其實(shí)內(nèi)核的spinlock實(shí)現(xiàn)在打開內(nèi)核搶占時(shí)，拿不到鎖，也會(huì)被調(diào)度出去。

http://www.unix.com/man-page/freebsd/3/pthread_spin_lock/
The pthread_spin_lock() function will acquire lock if it is not currently owned by another
     thread.  If the lock cannot be acquired immediately, it will spin attempting to acquire the
     lock (it will not sleep) until it becomes available.



   

鎮(zhèn)水鐵牛

回復(fù) 3# Tinnal

有個(gè)疑問請(qǐng)教下：
內(nèi)核的spinlock實(shí)現(xiàn)在打開內(nèi)核搶占時(shí)，拿不到鎖，也會(huì)被調(diào)度出去。
疑問：內(nèi)核開搶占時(shí)，拿不到鎖就被調(diào)度，就違背自旋的本意了吧？
   

Tinnal

回復(fù) 4# 鎮(zhèn)水鐵牛


    沒有違背呀。1. 從代碼來說，它還在自我的循環(huán)里；2.它的狀態(tài)還是running的狀態(tài)，沒有去睡眠等待。

yang511yang

回復(fù) 3# Tinnal

下面是linux-2.6.10的代碼：

1. #define spin_lock(lock)                _spin_lock(lock)
   
2. 
   
3. void __lockfunc _spin_lock(spinlock_t *lock)
   
4. {
   
5.         [color=Red]preempt_disable();
   
6. [/color]        if (unlikely(!_raw_spin_trylock(lock)))
   
7.                 __preempt_spin_lock(lock);
   
8. }
   
9. 
   
10. static inline void __preempt_spin_lock(spinlock_t *lock)
    
11. {
    
12.         if (preempt_count() > 1) {
    
13.                 _raw_spin_lock(lock);
    
14.                 return;
    
15.         }
    
16. 
    
17.         do {
    
18.                 [color=Red]preempt_enable();
    
19. [/color]                while (spin_is_locked(lock))
    
20.                         cpu_relax();
    
21.                 [color=Red]preempt_disable();
    
22. [/color]        } while (!_raw_spin_trylock(lock));
    
23. }

復(fù)制代碼

=============================================================
下面是linux-3.10.0的代碼：

1. static inline void spin_lock(spinlock_t *lock)
   
2. {
   
3.         raw_spin_lock(&lock->rlock);
   
4. }
   
5. 
   
6. #define raw_spin_lock(lock)        _raw_spin_lock(lock)
   
7. 
   
8. 
   
9. void __lockfunc _raw_spin_lock(raw_spinlock_t *lock)
   
10. {
    
11.         __raw_spin_lock(lock);
    
12. }
    
13. 
    
14. 
    
15. static inline void __raw_spin_lock(raw_spinlock_t *lock)
    
16. {
    
17.         [color=Red]preempt_disable();   
    
18. [/color]        spin_acquire(&lock->dep_map, 0, 0, _RET_IP_);
    
19.         LOCK_CONTENDED(lock, do_raw_spin_trylock, do_raw_spin_lock);
    
20. }
    
21. 
    
22. 
    
23. static inline void do_raw_spin_lock(raw_spinlock_t *lock) __acquires(lock)
    
24. {
    
25.         __acquire(lock);
    
26.         arch_spin_lock(&lock->raw_lock);
    
27. }
    
28. 
    
29. static __always_inline void arch_spin_lock(arch_spinlock_t *lock)
    
30. {
    
31.         register struct __raw_tickets inc = { .tail = TICKET_LOCK_INC };
    
32. 
    
33.         inc = xadd(&lock->tickets, inc);
    
34.         if (likely(inc.head == inc.tail))
    
35.                 goto out;
    
36. 
    
37.         inc.tail &= ~TICKET_SLOWPATH_FLAG;
    
38.         for (;;) {
    
39.                 unsigned count = SPIN_THRESHOLD;
    
40. 
    
41.                 do {
    
42.                         if (ACCESS_ONCE(lock->tickets.head) == inc.tail)
    
43.                                 goto out;
    
44.                         cpu_relax();
    
45.                 } while (--count);
    
46.                 __ticket_lock_spinning(lock, inc.tail);
    
47.         }
    
48. out:        barrier();        /* make sure nothing creeps before the lock is taken */
    
49. }

復(fù)制代碼

新版本取消了自旋等待過程中的搶占使能。
   

DVD0423

我知道你的意思，可能我沒表述清楚，我想說的是他們的底層是不是一樣的，比如X86架構(gòu)，他們的實(shí)現(xiàn)是不是用的相同的指令。因?yàn)槲易罱�做的�?shí)驗(yàn)是檢測(cè)自旋鎖時(shí)間，這樣就出現(xiàn)一個(gè)問題，到底是只檢測(cè)內(nèi)核中的還是也要檢測(cè)用戶層下的？回復(fù) 3# Tinnal


   

Tinnal

回復(fù) 7# DVD0423


    代碼肯定是不一樣的呀，而且用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)沒有可比性。

DVD0423

回復(fù) 8# Tinnal 我的關(guān)鍵問題就是想知道這兩個(gè)不一樣的地方。比如一個(gè)帶有自旋鎖的程序到底在指令層是不是調(diào)用了內(nèi)核的自旋鎖？這涉及到我的自旋鎖檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)是不是只需要檢測(cè)內(nèi)核層，請(qǐng)問您了解嗎？求指導(dǎo)。


   

Tinnal

pthread_spin_lock應(yīng)該是沒有調(diào)用內(nèi)核的Spinlock實(shí)現(xiàn)的。內(nèi)核的spinlock不是一個(gè)系統(tǒng)調(diào)用。