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菜鸟nginx源码剖析数据结构篇（十） 自旋锁ngx_spinlock

 

  • Author：Echo Chen（陈斌）

  • Email：chenb19870707@gmail.com

  • Blog：Blog.csdn.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执行线程申请自旋锁时，如果锁可用，则获得锁，然后执行临界区操作，最后释放锁；如果锁已被占用，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.源代码位置

     

    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;

    原子的比较和交换，如果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提供原子的比较和交换，如果*ptr == oldval,就将newval写入*ptr。


    进程主动让出执行权，ngx_sched_yeld

       1: #define ngx_sched_yield()  sched_yield()

    3.源代码剖析

       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:             //如果 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:               //这中间过程中如果出现锁被释放从而可以使用的情况，则循环会被中止，spinlock 函数会返回值。如果重试仍没有成功，则执行 ngx_sched_yield，然后再重复上面的操作。
      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，如果 *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执行权
      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: }

     

  • 4.参考资料

     

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

    2.《深入理解Nginx》

  •  

  • -Echo Chen

  • Blog.csdn.net/chen19870707

  • -

 

菜鸟nginx源码剖析数据结构篇（十） 自旋锁ngx_spinlock

 

  • Author：Echo Chen（陈斌）

  • Email：chenb19870707@gmail.com

  • Blog：Blog.csdn.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执行线程申请自旋锁时，如果锁可用，则获得锁，然后执行临界区操作，最后释放锁；如果锁已被占用，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.源代码位置

     

    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;

    原子的比较和交换，如果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提供原子的比较和交换，如果*ptr == oldval,就将newval写入*ptr。


    进程主动让出执行权，ngx_sched_yeld

       1: #define ngx_sched_yield()  sched_yield()

    3.源代码剖析

       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:             //如果 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:               //这中间过程中如果出现锁被释放从而可以使用的情况，则循环会被中止，spinlock 函数会返回值。如果重试仍没有成功，则执行 ngx_sched_yield，然后再重复上面的操作。
      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，如果 *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执行权
      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: }

     

  • 4.参考资料

     

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

    2.《深入理解Nginx》

  •  

  • -Echo Chen

  • Blog.csdn.net/chen19870707

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