Posted on 2012-11-09 18:14
鑫龍 閱讀(340)
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linux內(nèi)核
當(dāng)使用讀/寫自旋鎖時(shí)，內(nèi)核控制路徑發(fā)出的執(zhí)行read_lock或write_lock操作的請(qǐng)求具有相同的優(yōu)先權(quán)：讀者必須等待，直到寫操作完成。同樣地，寫者也必須等待，直到讀操作完成。
Linux 2.6中引入了順序鎖（seqlock），它與讀/寫自旋鎖非常相似，只是它為寫者賦予了較高的優(yōu)先級(jí)：事實(shí)上，即使在讀者正在讀的時(shí)候也允許寫者繼續(xù)運(yùn)行。這種策略的好處是寫者永遠(yuǎn)不會(huì)等待讀（除非另外一個(gè)寫者正在寫），缺點(diǎn)是有些時(shí)候讀者不得不反復(fù)讀多次相同的數(shù)據(jù)直到它獲得有效的結(jié)果。
每個(gè)順序鎖都是包括兩個(gè)字段的seqlock_t結(jié)構(gòu)：
typedef struct {
unsigned sequence;
spinlock_t lock;
} seqlock_t;
一個(gè)類型為spinlock_t的lock字段和一個(gè)整型的sequence字段，第二個(gè)字段sequence是一個(gè)順序計(jì)數(shù)器。
每個(gè)讀者都必須在讀數(shù)據(jù)前后兩次讀順序計(jì)數(shù)器，并檢查兩次讀到的值是否相同，如果不相同，說明新的寫者已經(jīng)開始寫并增加了順序計(jì)數(shù)器，因此暗示讀者剛讀到的數(shù)據(jù)是無效的。
通過把SEQLOCK_UNLOCKED賦給變量seqlock_t或執(zhí)行seqlock_init宏，把seqlock_t變量初始化為“未上鎖”，并把sequence設(shè)為0：
#define __SEQLOCK_UNLOCKED(lockname) /
{ 0, __SPIN_LOCK_UNLOCKED(lockname) }
#define SEQLOCK_UNLOCKED /
__SEQLOCK_UNLOCKED(old_style_seqlock_init)
# define __SPIN_LOCK_UNLOCKED(lockname) /
(spinlock_t) { .raw_lock = __RAW_SPIN_LOCK_UNLOCKED, /
SPIN_DEP_MAP_INIT(lockname) }
#define __RAW_SPIN_LOCK_UNLOCKED { 1 }
寫者通過調(diào)用write_seqlock()和write_sequnlock()獲取和釋放順序鎖。write_seqlock()函數(shù)獲取seqlock_t數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的自旋鎖，然后使順序計(jì)數(shù)器sequence加1；write_sequnlock()函數(shù)再次增加順序計(jì)數(shù)器sequence，然后釋放自旋鎖。這樣可以保證寫者在整個(gè)寫的過程中，計(jì)數(shù)器sequence的值是奇數(shù)，并且當(dāng)沒有寫者在改變數(shù)據(jù)的時(shí)候，計(jì)數(shù)器的值是偶數(shù)。讀者進(jìn)程執(zhí)行下面的臨界區(qū)代碼：
unsigned int seq;
do {
seq = read_seqbegin(&seqlock);
/* ... CRITICAL REGION ... */
} while (read_seqretry(&seqlock, seq));
read_seqbegin()返回順序鎖的當(dāng)前順序號(hào)；如果局部變量seq的值是奇數(shù)（寫者在read_seqbegin()函數(shù)被調(diào)用后，正更新數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)），或seq的值與順序鎖的順序計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值不匹配（當(dāng)讀者正執(zhí)行臨界區(qū)代碼時(shí)，寫者開始工作），read_seqretry()就返回1：
static __always_inline int read_seqretry(const seqlock_t *sl, unsigned iv)
{
smp_rmb();
return (iv & 1) | (sl->sequence ^ iv);
}
注意在順序鎖機(jī)制里，讀者可能反復(fù)讀多次相同的數(shù)據(jù)直到它獲得有效的結(jié)果（read_seqretry返回0）。另外，當(dāng)讀者進(jìn)入臨界區(qū)時(shí)，不必禁用內(nèi)核搶占；另一方面，由寫者獲取自旋鎖，所以它進(jìn)入臨界區(qū)時(shí)自動(dòng)禁用內(nèi)核搶占。
并不是每一種資源都可以使用順序鎖來保護(hù)。一般來說，必須在滿足下述條件時(shí)才能使用順序鎖：
（1）被保護(hù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不包括被寫者修改和被讀者間接引用 的指針（否則，寫者可能在讀者的眼皮子底下就修改指針）。
（2）讀者的臨界區(qū)代碼沒有副作用（否則，多個(gè)讀者的操作會(huì)與單獨(dú)的讀操作有不同的結(jié)果）。
此外，讀者的臨界區(qū)代碼應(yīng)該簡(jiǎn)短，而且寫者應(yīng)該不常獲取順序鎖，否則，反復(fù)的讀訪問會(huì)引起嚴(yán)重的開銷。在Linux 2.6中，使用順序鎖主要是保護(hù)一些與系統(tǒng)時(shí)間處理相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。