自旋鎖 和 互斥鎖

自旋鎖 和 互斥鎖

Pthreads提供了多種鎖機制:

(1) Mutex(互斥量):pthread_mutex_***

(2) Spin lock(自旋鎖):pthread_spin_***

(3) Condition Variable(條件變量):pthread_con_***

(4) Read/Write lock(讀寫鎖):pthread_rwlock_***

Pthreads提供的Mutex鎖操作相關的API主要有:
pthread_mutex_lock (pthread_mutex_t *mutex);
pthread_mutex_trylock (pthread_mutex_t *mutex);
pthread_mutex_unlock (pthread_mutex_t *mutex);

Pthreads提供的與Spin Lock鎖操作相關的API主要有:
pthread_spin_lock (pthread_spinlock_t *lock);
pthread_spin_trylock (pthread_spinlock_t *lock);
pthread_spin_unlock (pthread_spinlock_t *lock);

從 實現原理上來講,Mutex屬于sleep-waiting類型的鎖。例如在一個雙核的機器上有兩個線程(線程A和線程B),它們分別運行在Core0和 Core1上。假設線程A想要通過pthread_mutex_lock操作去得到一個臨界區(qū)的鎖,而此時這個鎖正被線程B所持有,那么線程A就會被阻塞 (blocking),Core0 會在此時進行上下文切換(Context Switch)將線程A置于等待隊列中,此時Core0就可以運行其他的任務(例如另一個線程C)而不必進行忙等待。而Spin lock則不然,它屬于busy-waiting類型的鎖,如果線程A是使用pthread_spin_lock操作去請求鎖,那么線程A就會一直在 Core0上進行忙等待并不停的進行鎖請求,直到得到這個鎖為止。

所以,自旋鎖一般用用多核的服務器。

自旋鎖(Spin lock)

自旋鎖與互斥鎖有點類似,只是自旋鎖不會引起調用者睡眠,如果自旋鎖已經被別的執(zhí)行單元保持,調用者就一直循環(huán)在那里看是 否該自旋鎖的保持者已經釋放了鎖,"自旋"一詞就是因此而得名。其作用是為了解決某項資源的互斥使用。因為自旋鎖不會引起調用者睡眠,所以自旋鎖的效率遠 高于互斥鎖。雖然它的效率比互斥鎖高,但是它也有些不足之處:

  • 1、自旋鎖一直占用CPU,他在未獲得鎖的情況下,一直運行--自旋,所以占用著CPU,如果不能在很短的時 間內獲得鎖,這無疑會使CPU效率降低。
  • 2、在用自旋鎖時有可能造成死鎖,當遞歸調用時有可能造成死鎖,調用有些其他函數也可能造成死鎖,如 copy_to_user()、copy_from_user()、kmalloc()等。

因此我們要慎重使用自旋鎖,自旋鎖只有在內核可搶占式或SMP的情況下才真正需要,在單CPU且不可搶占式的內核下,自旋鎖的操作為空操作。自旋鎖適用于鎖使用者保持鎖時間比較短的情況下。

ibireme的備注

關于鎖:

OSSpinLock 自旋鎖,性能最高的鎖。原理很簡單,就是一直 do while 忙等。它的缺點是當等待時會消耗大量 CPU 資源,所以它不適用于較長時間的任務。對于內存緩存的存取來說,它非常合適。

dispatch_semaphore 是信號量,但當信號總量設為 1 時也可以當作鎖來。在沒有等待情況出現時,它的性能比 pthread_mutex 還要高,但一旦有等待情況出現時,性能就會下降許多。相對于 OSSpinLock 來說,它的優(yōu)勢在于等待時不會消耗 CPU 資源。對磁盤緩存來說,它比較合適。

互斥鎖和信號了的區(qū)別
    1. 互斥量用于線程的互斥,信號線用于線程的同步

這是互斥量和信號量的根本區(qū)別,也就是互斥和同步之間的區(qū)別。
互斥:是指某一資源同時只允許一個訪問者對其進行訪問,具有唯一性和排它性。但互斥無法限制訪問者對資源的訪問順序,即訪問是無序的。
同步:是指在互斥的基礎上(大多數情況),通過其它機制實現訪問者對資源的有序訪問。在大多數情況下,同步已經實現了互斥,特別是所有寫入資源的情況必定是互斥的。少數情況是指可以允許多個訪問者同時訪問資源

    1. 互斥量值只能為0/1,信號量值可以為非負整數。

也就是說,一個互斥量只能用于一個資源的互斥訪問,它不能實現多個資源的多線程互斥問題。信號量可以實現多個同類資源的多線程互斥和同步。當信號量為單值信號量是,也可以完成一個資源的互斥訪問。

    1. 互斥量的加鎖和解鎖必須由同一線程分別對應使用,信號量可以由一個線程釋放,另一個線程得到。
iOS 十種線程鎖
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