【linux】spinlock 的实现

typedef struct spinlock {
          union { //联合
             struct raw_spinlock rlock;
#ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
#define LOCK_PADSIZE (offsetof(struct raw_spinlock, dep_map))
             struct{
                     u8 __padding[LOCK_PADSIZE];
                     struct lockdep_map dep_map;
             };
#endif
         };
} spinlock_t;

spinlock_t my_lock = SPIN_LOCK_UNLOCKED; 
void spin_lock_init(spinlock_t *lock); 

//加锁一个自旋锁函数
void spin_lock(spinlock_t *lock);                                   //获取指定的自旋锁
void spin_lock_irq(spinlock_t *lock);                               //禁止本地中断获取指定的锁
void spin_lock_irqsave(spinlock_t *lock, unsigned long flags);      //保存本地中断的状态,禁止本地中断,并获取指定的锁
void spin_lock_bh(spinlock_t *lock)                                 //安全地避免死锁, 而仍然允许硬件中断被服务


//释放一个自旋锁函数
void spin_unlock(spinlock_t *lock);                                 //释放指定的锁
void spin_unlock_irq(spinlock_t *lock);                             //释放指定的锁,并激活本地中断
void spin_unlock_irqrestore(spinlock_t *lock, unsigned long flags); //释放指定的锁,并让本地中断恢复到以前的状态
void spin_unlock_bh(spinlock_t *lock);                              //对应于spin_lock_bh


//非阻塞锁
int spin_trylock(spinlock_t *lock);                  //试图获得某个特定的自旋锁,如果该锁已经被争用,该方法会立刻返回一个非0值,
                                                     //而不会自旋等待锁被释放,如果成果获得了这个锁,那么就返回0.
int spin_trylock_bh(spinlock_t *lock);                           
//这些函数成功时返回非零( 获得了锁 ), 否则 0. 没有"try"版本来禁止中断.

//其他
int spin_is_locked(spinlock_t *lock);               //和try_lock()差不多

 #define ngx_shmtx_lock(mtx)   ngx_spinlock((mtx)->lock, ngx_pid, 1024) 

// 输入参数 
//    lock:一个整形变量的指针
//    value:将lock设置新的值
//    spin: 自旋的次数. 该值越大会尝试更多次获得锁. 然后才会转入让内核调度线程暂时让出cpu.
void
ngx_spinlock(ngx_atomic_t *lock, ngx_atomic_int_t value, ngx_uint_t spin)
{
#if (NGX_HAVE_ATOMIC_OPS)
    ngx_uint_t  i, n;
    for ( ;; ) {
        if (*lock == 0 && ngx_atomic_cmp_set(lock, 0, value)) {
            return;
        }
        // 为何只在多个cpu的时候才多尝试spin几次
        // 呵呵,很简单,如果是单核的话,既然自己没有拿到锁,那说明别的线程/进程正在使用锁,就这么一个cpu,咱就不占着自旋了,否则别人没机会得到cpu,更不会释放锁了.
        if (ngx_ncpu > 1) {
            for (n = 1; n < spin; n <<= 1) {
                // 空转的时间随着n的变大而变大
                for (i = 0; i < n; i++) {
                    ngx_cpu_pause(); // 在空转的同时, 降低cpu功耗,提高效率
                }
                if (*lock == 0 && ngx_atomic_cmp_set(lock, 0, value)) {
                    return;
                }
            }
        }
        // 已经尝试这么久了还没有得到锁, 让cpu忙别人的事情吧. 让出cpu等待一下.
        ngx_sched_yield();
    }
#else
#if (NGX_THREADS)
#error ngx_spinlock() or ngx_atomic_cmp_set() are not defined !
#endif
#endif
}

#if (NGX_HAVE_SCHED_YIELD)
#define ngx_sched_yield()  sched_yield()
#else
#define ngx_sched_yield()  usleep(1)
#endif

/* GCC support */
 
#include <stdlib.h>
#include "spinlock.h"
 
extern int ncpu;
 
 
void spin_lock(atomic_t *lock, int which)
{
    int i, n;
 
    for ( ;; ) {
 
        if (*lock == 0 &&.
            __sync_bool_compare_and_swap(lock, 0, which)) {
            return;
        }
 
        if (ncpu > 1) {
 
            for (n = 1; n < 129; n << 1) {

                for (i = 0; i < n; i++) {
                    __asm("pause");
                }

                if (*lock == 0 &&.
                    __sync_bool_compare_and_swap(lock, 0, which)) {
                    return;
                }
            }
        }
 
        sched_yield();
    }
}
 
 
void spin_unlock(atomic_t *lock, int which)
{
    __sync_bool_compare_and_swap(lock, which, 0);
}