第 2 章 内核中的锁
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这篇文档提纲挈领的讲述了在FreeBSD内核中的锁,这些锁使得有效的多处理成为可能。 锁可以用几种方式获得。数据结构可以用mutex或lockmgr(9)保护。 对于为数不多的若干个变量,假如总是使用原子操作访问它们,这些变量就可以得到保护。
译者注:
仅读本章内容,还不足以找出“mutex” 和“共享互斥锁”的区别。似乎它们的功能有重叠之处, 前者比后者的功能选项更多。它们似乎都是lockmgr(9)的子集。
2.1. Mutex
Mutex就是一种用来解决共享/排它矛盾的锁。 一个mutex在一个时刻只可以被一个实体拥有。如果另一个实体要获得已经被拥有的mutex, 就会进入等待,直到这个mutex被释放。在FreeBSD内核中,mutex被进程所拥有。
Mutex可以被递归的索要,但是mutex一般只被一个实体拥有较短的一段时间, 因此一个实体不能在持有mutex时睡眠。如果你需要在持有mutex时睡眠, 可使用一个 lockmgr(9) 的锁。
每个mutex有几个令人感兴趣的属性:
- 变量名
在内核源代码中struct mtx变量的名字
- 逻辑名
由函数
mtx_init
指派的mutex的名字。 这个名字显示在KTR跟踪消息和witness出错与警告信息里。 这个名字还用于区分标识在witness代码中的各个mutex- 类型
Mutex的类型,用标志
MTX_*
表示。 每个标志的意义在mutex(9)有所描述。MTX_DEF
一个睡眠mutex
MTX_SPIN
一个循环mutex
MTX_RECURSE
这个mutex允许递归
- 保护对象
这个入口所要保护的数据结构列表或数据结构成员列表。 对于数据结构成员,将按照
结构名
.成员名
的形式命名。- 依赖函数
仅当mutex被持有时才可以被调用的函数
变量名 | 逻辑名 | 类型 | 保护对象 | 依赖函数 |
---|---|---|---|---|
sched_lock | “sched lock”(调度器锁) | MTX_SPIN | MTX_RECURSE | _gmonparam , cnt.v_swtch , cp_time , curpriority , mtx .mtx_blocked , mtx .mtx_contested , proc .p_procq , proc .p_slpq , proc .p_sflag , proc .p_stat , proc .p_estcpu , proc .p_cpticks proc .p_pctcpu , proc .p_wchan , proc .p_wmesg , proc .p_swtime , proc .p_slptime , proc .p_runtime , proc .p_uu , proc .p_su , proc .p_iu , proc .p_uticks , proc .p_sticks , proc .p_iticks , proc .p_oncpu , proc .p_lastcpu , proc .p_rqindex , proc .p_heldmtx , proc .p_blocked , proc .p_mtxname , proc .p_contested , proc .p_priority , proc .p_usrpri , proc .p_nativepri , proc .p_nice , proc .p_rtprio , pscnt , slpque , itqueuebits , itqueues , rtqueuebits , rtqueues , queuebits , queues , idqueuebits , idqueues , switchtime , switchticks | setrunqueue , remrunqueue , mi_switch , chooseproc , schedclock , resetpriority , updatepri , maybe_resched , cpu_switch , cpu_throw , need_resched , resched_wanted , clear_resched , aston , astoff , astpending , calcru , proc_compare |
vm86pcb_lock | “vm86pcb lock”(虚拟8086模式进程控制块锁) | MTX_DEF | vm86pcb | vm86_bioscall |
Giant | “Giant”(巨锁) | MTX_DEF | MTX_RECURSE | 几乎可以是任何东西 | 许多 |
callout_lock | “callout lock”(延时调用锁) | MTX_SPIN | MTX_RECURSE | callfree , callwheel , nextsoftcheck , proc .p_itcallout , proc .p_slpcallout , softticks , ticks |
2.2. 共享互斥锁
这些锁提供基本的读/写类型的功能,可以被一个正在睡眠的进程持有。 现在它们被统一到lockmgr(9)之中。
表 2.2. 共享互斥锁列表变量名 | 保护对象 |
---|---|
allproc_lock | allproc zombproc pidhashtbl proc .p_list proc .p_hash nextpid |
proctree_lock | proc .p_children proc .p_sibling |
2.3. 原子保护变量
原子保护变量并非由一个显在的锁保护的特殊变量,而是: 对这些变量的所有数据访问都要使用特殊的原子操作(atomic(9))。 尽管其它的基本同步机制(例如mutex)就是用原子保护变量实现的, 但是很少有变量直接使用这种处理方式。
mtx
.mtx_lock