Linux 內(nèi)核中最常見(jiàn)的鎖是自旋鎖。自旋鎖是一種最多可以由一個(gè)執(zhí)行線程持有的鎖。如果執(zhí)行線程在競(jìng)爭(zhēng)(已持有)時(shí)嘗試獲取自旋鎖，則線程繁忙循環(huán)自旋等待鎖變得可用。如果鎖沒(méi)有被爭(zhēng)用，線程可以立即獲取鎖并繼續(xù)。旋轉(zhuǎn)可防止多個(gè)執(zhí)行線程在任何時(shí)候進(jìn)入臨界區(qū)。請(qǐng)注意，可以在多個(gè)位置使用同一個(gè)鎖，因此可以保護(hù)和同步對(duì)給定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的所有訪問(wèn)。

回到上一章的門(mén)和鑰匙類比，自旋鎖類似于坐在門(mén)外，等待里面的人出來(lái)遞給你鑰匙。如果你走到門(mén)口，里面沒(méi)有人，你可以拿鑰匙進(jìn)入房間。如果您到達(dá)門(mén)口并且有人正在里面，您必須在外面等待鑰匙，有效地反復(fù)檢查它的存在。房間空了，你可以拿鑰匙進(jìn)去。多虧了鑰匙(讀：自旋鎖)，房間內(nèi)(讀：臨界區(qū))同時(shí)只允許一個(gè)人(讀：執(zhí)行線程)進(jìn)入。

競(jìng)爭(zhēng)自旋鎖導(dǎo)致線程在等待鎖變?yōu)榭捎脮r(shí)自旋(實(shí)質(zhì)上是浪費(fèi)處理器時(shí)間)這一事實(shí)很重要。這種行為是自旋鎖的關(guān)鍵。它不是明智的做法是長(zhǎng)時(shí)間持有自旋鎖。這就是自旋鎖的本質(zhì)：一個(gè)輕量級(jí)的單持有人鎖，應(yīng)該在短時(shí)間內(nèi)持有。爭(zhēng)用鎖時(shí)的另一種行為是將當(dāng)前線程置于睡眠狀態(tài)，并在它可用時(shí)將其喚醒。然后處理器可以關(guān)閉并執(zhí)行其他代碼。這會(huì)產(chǎn)生一些開(kāi)銷(xiāo)，最明顯的是切換出和切換回阻塞線程所需的兩個(gè)上下文切換，這肯定比用于實(shí)現(xiàn)自旋鎖的幾行代碼要多得多。因此，保持自旋鎖的時(shí)間少于兩次上下文切換的持續(xù)時(shí)間是明智的。因?yàn)槲覀兇蠖鄶?shù)人都有比測(cè)量上下文切換更好的事情要做，所以盡量縮短鎖定時(shí)間。

自旋鎖依賴于體系結(jié)構(gòu)并在匯編中實(shí)現(xiàn)。與架構(gòu)相關(guān)的代碼在<asm/spinlock.h>中定義。實(shí)際可用的接口在<linux/spinlock.h>中定義。自旋鎖的基本用途是

spinlock_t mr_lock = SPIN_LOCK_UNLOCKED；
自旋鎖（&mr_lock）；
/* 臨界區(qū) */
自旋解鎖（&mr_lock）；

鎖最多只能由一個(gè)執(zhí)行線程同時(shí)持有。因此，一次只允許一個(gè)線程進(jìn)入臨界區(qū)。這為多處理機(jī)器上的并發(fā)提供了所需的保護(hù)。在單處理器機(jī)器上，鎖編譯掉并且不存在。它們只是充當(dāng)禁用和啟用內(nèi)核搶占的標(biāo)記。如果內(nèi)核搶占關(guān)閉，鎖會(huì)完全編譯掉。

自旋鎖可用于中斷處理程序，而信號(hào)量不能使用，因?yàn)樗鼈兲幱谛菝郀顟B(tài)。如果在中斷處理程序中使用了鎖，您還必須在獲得鎖之前禁用本地中斷(當(dāng)前處理器上的中斷請(qǐng)求)。否則，中斷處理程序可能會(huì)在持有鎖時(shí)中斷內(nèi)核代碼并嘗試重新獲取鎖。中斷處理程序旋轉(zhuǎn)，等待鎖變得可用。然而，鎖持有者在中斷處理程序完成之前不會(huì)運(yùn)行。這是上一章討論的雙重獲取死鎖的一個(gè)例子。請(qǐng)注意，您只需要在當(dāng)前處理器。如果一個(gè)中斷發(fā)生在不同的處理器上，并且它在同一個(gè)鎖上旋轉(zhuǎn)，它不會(huì)阻止鎖持有者(它在不同的處理器上)最終釋放鎖。

內(nèi)核提供了一個(gè)方便地禁用中斷和獲取鎖的接口。用法是

spinlock_t mr_lock = SPIN_LOCK_UNLOCKED；
無(wú)符號(hào)長(zhǎng)標(biāo)志；
spin_lock_irqsave(&mr_lock, flags);
/* 臨界區(qū) ... */
spin_unlock_irqrestore(&mr_lock, flags);

例程spin_lock_irqsave()保存中斷的當(dāng)前狀態(tài)，在本地禁用它們，然后獲得給定的鎖。相反，spin_unlock_irqrestore()解鎖給定的鎖并將中斷返回到它們之前的狀態(tài)。這樣，如果中斷最初被禁用，您的代碼不會(huì)錯(cuò)誤地啟用它們，而是保持禁用它們。請(qǐng)注意，flags變量似乎是按值傳遞的。這是因?yàn)殒i定例程部分實(shí)現(xiàn)為宏。

在單處理器系統(tǒng)上，前面的示例仍然必須禁用中斷以防止中斷處理程序訪問(wèn)共享數(shù)據(jù)，但鎖定機(jī)制已被編譯掉。鎖定和解鎖也分別禁用和啟用內(nèi)核搶占。如果大家想了解更多相關(guān)知識(shí)，不妨來(lái)關(guān)注一下動(dòng)力節(jié)點(diǎn)的Linux教程，里面還有更豐富的知識(shí)等著大家去學(xué)習(xí)，相信對(duì)大家一定會(huì)有所幫助的。