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7年游戏服务器开发,擅长c/c ,javesript,php;熟悉linux,mysql/redis,elasticsearch;开源爱好者.github : https://github.com/yuyunliuhen
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分类： linux
2013-05-19 20:11:39
读写旋转锁是旋转锁的变种，与一般自旋锁不同的是，自旋锁一次只能一个线程进入临界区，而读写旋转锁，可以同时存在多个读者，最多一个写者。
下面分析下linux源码中读写旋转锁的实现方式：
此结构定义在include\asm-*\spinlock.h中， magic 用于调试，lock则是表示最多可以由几个reader进入临界区。
初始化lock为0x01000000，它的取值做够大，可以满足读的请求足够多。当lock != rw_lock_bias，此时为锁定的，否则可获取锁。
实现读者锁的内部函数，分别调用__build_read_lock，其实现定义在include\asm-*\rwlock.h，第一个参数是允许读的锁，第二个参数实际上是失败的处理函数。
以上为读锁的实现，__builtin_constant_p 为gcc的内建函数，用于判断一个值是否为编译时常数，如果参数为常数，返回1，否则返回0；它的取决因素是调用参数的操作指令寻址方式，先介绍下const类。
由以上可看出：
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-
typedef struct {
-
volatile unsigned int lock;
-
#ifdef config_debug_spinlock
-
unsigned magic;
-
#endif
- } rwlock_t;
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-
#define rw_lock_bias 0x01000000
-
#define rw_lock_bias_str "0x01000000"
-
#define rw_lock_unlocked (rwlock_t) { rw_lock_bias rwlock_magic_init }
-
#define rwlock_init(x) do { *(x) = rw_lock_unlocked; } while(0)
- #define rwlock_is_locked(x) ((x)->lock != rw_lock_bias)
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-
static inline void _raw_read_lock(rwlock_t *rw)
-
{
-
#ifdef config_debug_spinlock
-
bug_on(rw->magic != rwlock_magic);
-
#endif
-
__build_read_lock(rw, "__read_lock_failed");
- }
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-
#define __build_write_lock(rw, helper) do {
-
if (__builtin_constant_p(rw))
-
__build_write_lock_const(rw, helper);
-
else
-
__build_write_lock_ptr(rw, helper);
- } while (0)
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-
#define __build_write_lock_const(rw, helper)
-
asm volatile(lock "subl $" rw_lock_bias_str ",(%0)nt"
-
"jnz 2fn"
-
"1:n"
-
lock_section_start("")
-
"2:tpushq %%raxnt"
-
"leaq %0,%%raxnt"
-
"call " helper "nt"
-
"popq %%raxnt"
-
"jmp 1bn"
-
lock_section_end
- :"=m" (*((volatile long *)rw))::"memory")
首先对rw执行减操作，rw - rw_lock_bias，如果减后的值不为0则执行跳转2，调用__read_lock_failed，否则获取锁。
__build_write_lock_const 与 __build_write_lock_ptr之间的差别就在于前者多了粗体部分代码。
lock_section_start，lock_section_end中间的内容是把这一段的代码汇编到一个叫.text.lock的节中，并且这个节的属性是可重定位和可执行的，这样在代码的执行过程中，因为不同的节会被加载到不同的页去，所以如果前面不出现jmp,就在1: 处结束了。而call的是在前面提到的__read_lock_failed，其定义在arch\i386\kernel\semaphore.c中。
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-
#define lock_section_name
-
".text.lock." __stringify(kbuild_basename)
-
#define lock_section_start(extra)
-
".subsection 1nt"
-
extra
-
".ifndef " lock_section_name "nt"
-
lock_section_name ":nt"
-
".endifnt"
-
-
#define lock_section_end
- ".previousnt"
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-
asm(
-
".section .sched.textn"
-
".align 4n"
-
".globl __read_lock_failedn"
-
"__read_lock_failed:nt"
-
lock "incl (�x)n"
-
"1: rep; nopnt"
-
"cmpl $1,(�x)nt"
-
"js 1bnt"
-
lock "decl (�x)nt"
-
"js __read_lock_failednt"
-
"ret"
- );
lock 是一个在smp体系中锁住总线，不让其他的cpu访问内存。
incl(�x),在__build_write_lock_const中尝试加锁时，递减了lock的值，此处先归还回去；
循环测试直到lock的值为1。如果不为1，则继续尝试获取锁（lock "decl(�x)\n\t"），加锁不成功，从头再来（js__read_lock_failed）；如果为1，则执行到ret,相当于从read_lock返回。
与读自旋锁类似，写锁部分的代码如下：
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-
static inline void _raw_write_lock(rwlock_t *rw)
-
{
-
#ifdef config_debug_spinlock
-
bug_on(rw->magic != rwlock_magic);
-
#endif
-
__build_write_lock(rw, "__write_lock_failed");
-
}
-
-
#define __build_write_lock_const(rw, helper)
-
asm volatile(lock "subl $" rw_lock_bias_str ",(%0)nt"
-
"jnz 2fn"
-
"1:n"
-
lock_section_start("")
-
"2:tpushq %%raxnt"
-
"leaq %0,%%raxnt"
-
"call " helper "nt"
-
"popq %%raxnt"
-
"jmp 1bn"
-
lock_section_end
-
:"=m" (*((volatile long *)rw))::"memory")
-
-
#define __build_write_lock(rw, helper) do {
-
if (__builtin_constant_p(rw))
-
__build_write_lock_const(rw, helper);
-
else
-
__build_write_lock_ptr(rw, helper);
-
} while (0)
-
-
asm(
-
".section .sched.textn"
-
".align 4n"
-
".globl __write_lock_failedn"
-
"__write_lock_failed:nt"
-
lock "addl $" rw_lock_bias_str ",(�x)n"
-
"1: rep; nopnt"
-
"cmpl $" rw_lock_bias_str ",(�x)nt"
-
"jne 1bnt"
-
lock "subl $" rw_lock_bias_str ",(�x)nt"
-
"jnz __write_lock_failednt"
-
"ret"
- );
1 读写自旋锁本质上是一个内存计数器，初始化一个很大的值0x01000000，表示可最多存在这么多个读者。
2 获取读锁时，计数器减1，判断符号位是否为1，也就是是否为负数，是则表示已经有写者，读锁获取失败；符号位为0则表示获取读锁成功。
3 获取写锁时，计数器减0x01000000，判断是否为0，是则表示没有其他的读者或者写者，获取锁成功；不为0则表示有其他读者或者写者，获取锁失败。
4 获取读锁失败时，先将计数器加1，判断值是否小于1（减1符号位为1），是则循环判断读，直到值大于1。获取读锁失败时，则表示已有写者，计数器小于等于0.
5 获取写锁失败时，先将计数器增加0x01000000，判断值是否为0x01000000，不为0x01000000则循环判断，直到值为0x01000000为止。为初值0x01000000则表示无锁状态，可以尝试获取锁。
参考：
linux读写锁的理解
linux下写者优先的读写锁的设计
linux内核复习之进程同步
汇编学习笔记一则
如何理解leaveq和retq
给主人留下些什么吧！~~