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linux內(nèi)核是構(gòu)建在微處理器上的操作系統(tǒng)的核心，它的主要任務(wù)是協(xié)調(diào)各種硬件和軟件的交互。自旋鎖是 Linux內(nèi)核實現(xiàn) 鎖機制的一種策略，其主要目的是保證多個線程可以安全地共享資源，從而避免競態(tài)發(fā)生狀況。本文將介紹自旋鎖，并通過代碼實例分析Linux內(nèi)核如何實現(xiàn)自旋鎖。
自旋鎖（Spin lock）是一種采用“自旋”狀態(tài)來管理用戶和操作系統(tǒng)之間的活動的鎖類型。主要目的是確保多個線程能夠安全共享資源，從而防止競態(tài)發(fā)生。所謂“自旋”就是指CPU會多次嘗試取得鎖，而不是放棄或等待，所以性能上有明顯的優(yōu)勢。
不過對于Linux內(nèi)核來說，自旋鎖的實現(xiàn)是一個相對復雜的過程：內(nèi)核通常使用類似于“Test-N-Lock”的操作，檢測當前鎖的狀態(tài)，并嘗試去獲取一個鎖。如果能夠成功獲取鎖就可以繼續(xù)執(zhí)行，像多線程中只有一個時刻只有一個線程可以訪問某一段代碼。
以Linux內(nèi)核中的__raw_spin_lock函數(shù)為例，其實現(xiàn)類似下面這樣：
void __raw_spin_lock(raw_spinlock_t *lock)
{
raw_spinlock_t lock_value;
spin_lock(&lock_value);
__asm__ __volatile__ (
"1: ldxr %w0, %1\n"
" cbnz %w0, 2f\n"
" stxr %w0, %w2, %1\n"
" cbnz %w0, 1b\n"
"2:\n"
: "=&r" (lock_value)
: "Q" (*lock), "r" (1)
: "memory");
}
這段代碼的基本思想是：首先，使用spin_lock函數(shù)設(shè)置鎖的值。然后，使用ldxr（Load-exclusive）指令加載鎖的值，如果該鎖沒有被鎖定（值為0），則使用stxr（Store-exclusive）將獲取到的鎖值存儲到鎖中，最終實現(xiàn)鎖定。
從上面的代碼可以看出，Linux內(nèi)核通過結(jié)合硬件指令來實現(xiàn)自旋鎖，充分利用硬件特性，以最快的速度保證線程安全共享資源。
總之，Linux內(nèi)核是使用自旋鎖來實現(xiàn)線程安全的一種技術(shù)，它可以更加有效的保證線程安全，并且能夠極大的提高系統(tǒng)效率。
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新聞標題：Linux內(nèi)核：讓自旋鎖旋轉(zhuǎn)起來！（linux內(nèi)核自旋鎖）
網(wǎng)頁URL：http://m.fisionsoft.com.cn/article/cohgpcs.html
