raw_spin_lock与spin_lock

l临界区：

我们知道，临界区是指某个代码区间，在该区间中需要访问某些共享的数据对象，又或者是总线，硬件寄存器等，通常这段代码区间的范围要控制在尽可能小的范围内。临界区内需要对这些数据对象和硬件对象的访问进行保护，保证在退出临界区前不会被临界区外的代码对这些对象进行修改。

出现以下几种情形时，我们需要使用临界区进行保护：（在linux中，上面所说的三种情况都可以用自旋锁(spin_lock)解决。）

(1)  在可以抢占（preemption）的系统中，两个线程同时访问同一个对象；

(2)  线程和中断同时访问同一个对象；

(3)  在多核系统中(SMP)，可能两个CPU可能同时访问同一个对象；

针对单处理器系统，对第一种情况，只要临时关闭系统抢占即可，

preempt_disable(); ……（访问共享资源的代码）；preempt_enable();

针对单处理器系统，第二种情况，只要临时关闭中断即可，

local_irq_disable();……（访问共享资源的代码）；local_irq_enable(); 

但是，针对多处理器的系统，这两种情况下的这两种方法不可行：

对于第一种情况，虽然抢占被禁止了，可是另一个CPU上还有线程在运行，如果这个线程也正好要访问该共享对象，上面的代码段显然是无能为力了。

对于第二种情况，虽然本地CPU的中断被禁止了，可是另一个CPU依然可以产生中断，如果他的中断服务程序也正好要访问该共享对象，上面的代码段也一样无法对共享对象进行保护。

所以，解决的办法浮现出来：“实际上，在linux中，上面所说的三种情况都可以用自旋锁(spin_lock)解决“。

基本的自旋锁函数对是：spin_lock(spinlock_t *lock)； spin_unlock(spinlock_t *lock)；

对于单处理器系统，在不打开调试选项时，spinlock_t实际上是一个空结构，把上面两个函数展开后，实际上就只是调用preempt_disable()和preempt_enable()，对于单处理器系统，关掉抢占后，其它线程不能被调度运行，所以并不需要做额外的工作，除非中断的到来，不过内核提供了另外的变种函数来处理中断的问题。

对于多处理器系统，spinlock_t实际上等效于内存单元中的一个整数，内核保证spin_lock系列函数对该整数进行原子操作，除了调用preempt_disable()和preempt_enable()防止线程被抢占外，还必须对spinlock_t上锁，这样，如果另一个CPU的代码要使用该临界区对象，就必须进行自旋等待。

对于中断和普通线程都要访问的对象，内核提供了另外两套变种函数：spin_lock_irq(spinlock_t *lock)；spin_unlock_irq(spinlock_t *lock)；

和：spin_lock_irqsave(lock, flags)；spin_lock_irqrestore(lock, flags)；

我们可以按以下原则使用上面的三对变种函数（宏）：

如果只是在普通线程之间同时访问共享对象，使用spin_lock()/spin_unlock()；

如果是在中断和普通线程之间同时访问共享对象，并且确信退出临界区后要打开中断，使用spin_lock_irq()/spin_unlock_irq()；

如果是在中断和普通线程之间同时访问共享对象，并且退出临界区后要保持中断的状态，使用spin_lock_irqsave()/spin_unlock_irqrestore()；

在2.6.33之后的版本，内核加入了raw_spin_lock系列，使用方法和spin_lock系列一模一样，只是参数有spinlock_t变为了raw_spinlock_t。

在内核的主线版本中，spin_lock系列只是简单地调用了raw_spin_lock系列的函数，但内核的代码却是有的地方使用spin_lock，有的地方使用raw_spin_lock。在Real-Time Linux Kernel的模型被提出并实现后，产生了一个Real-Time preemption的patch。该模型允许在临界区中被抢占，而且申请临界区的操作可以导致进程休眠等待，这将导致自旋锁的机制被修改，由原来的整数原子操作变更为信号量操作。使用自旋锁的代码中，真正不允许抢占和休眠的地方，将spin_lock更改为raw_spin_lock。”因为原来的内核中已经有raw_spin_lock这一名字空间，用于代表体系相关的原子操作的实现，于是linus本人建议：1、把原来的raw_spin_lock改为arch_spin_lock；2、把原来的spin_lock改为raw_spin_lock；3、实现一个新的spin_lock。“

绝对不允许被抢占和休眠的地方，使用raw_spin_lock，否则使用spin_lock；

如果你的临界区足够小，使用raw_spin_lock。

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