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Linux驱动 之自旋锁、死锁学习记录：

内核当发生访问资源冲突的时候，可以有两种锁的解决方案选择:

一种是原地等待，一种是挂起当前进程，调度其他进程执行（睡眠）。

linux 内核中最常见的锁就是Spinlock自旋锁，自旋锁是“原地等待”的方式解决资源冲突的，即一个线程获取了一个自旋锁后，另外一个线程期望获取该自旋锁，获取不到，只能够原地“打转”。 (忙等待）。

自旋锁优点：

自旋锁不会使线程状态发生切换

一直处于用户态，即 线程—直都是active的;不会使线程进入阻塞状态，减少了不必要的上下文切换，执行速度快。 非自旋锁在获取不到锁的时候会进入阻塞状态，从而进入内核态，当获取到锁的时候需要从内核态恢复，需要线程上下文切换。 （线程被阻塞后便进入内核(Linux )调度状态，这个会导致系统在用户态与内核态之间来回切换，严重影响锁的性能）。

注意事项：

进程拥有自旋锁的时候，该cpu上是禁止抢占的

一般用于多cpu之间的资源竞争 由于自旋锁的这个 忙等待 的特性，注定了它使用场景上的限制： 自旋锁不应该被长时间的持有（消耗 CPU资源)，一般应用在中断上下文。

自旋锁死锁的2种情况

1)拥有自旋锁的进程A在内核态阻塞了，内核调度B进程，碰巧B进程也要获得自旋锁，此时B只能自旋转。而此时抢占已经关闭，不会调度A讲程了，B永远自旋产生死锁.

2）进程A拥有自旋锁，中断到来，CPU执行中断函数，中断处理函数，中断处理函数需要获得自旋锁，访问共享资源，此时无法获得锁，也只能自旋，产生死锁。 只在单CPU系统中会出现死锁这个现象 查看CPU核数：ps -et | grep softirq 虚拟机重新设置一下处理器数量，就好：

cxx@ubuntu16:~$ ps -ef | grep softirqroot          7      2  0 10:32 ?        00:00:00 [ksoftirqd/0] cxx        2450   2404  0 10:34 pts/18   00:00:00 grep --color=auto softirqcxx@ubuntu16:~$

如何避免死锁

1.如果中断处理函数中也要获得自旋锁，那么驱动程序需要在拥有自旋锁时禁止中断

2.自旋锁必须在可能的最短时间内拥有

3.避免某个获得锁的函数调用其他同样试图获取这个锁的函数，否则代码就会死锁;

不论是信号量还是自旋锁，都不允许锁拥有者第二次获得这个锁，如果试图这么做，系统将挂起

4.锁的顺序规则

a)按同样的顺序获得锁; b)如果必须获得一个局部锁和一个属于内核更中心位置的锁，则应该首先获取自己的局部锁; c)如果我们拥有信号量和自旋锁的组合，则必须首先获得信号量;在拥有自旋锁时调用down(可导致休眠)是个严重的错误的。

自旋锁和信号量的选择

信号量时进程级的，用于多个进程之间对资源的互斥。如果竞争失败，会发生进程上下文切换，因为进程上下文切换的开销比较大，因此，只有当进程占用资源时间较长时，选用信号量才是较好的选择。

所要保护的临界资源访问时间比较短时，用自旋锁是非常方便的，它不会引起进程睡眠而导致上下文切换。

如果访问临界资源的时间较长，则选用信号量，否则选用自旋锁。

信号量所保护的临界资源区可包含可能引起阻塞的代码，而自旋锁则绝对要避免这样的代码，阻塞意味着需要进程上下文切换，如果进程被切换出去，这个时候如果另外一个进程想获得自旋锁的话，会引起死锁。

信号量存在于进程上下文，因此，如果被保护的资源需要在中断或者软终端情况下使用，则只能选择自旋锁。

参考学习视频：B站 一口Linux： https://space.bilibili.com/661326452/

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