“自旋锁”到底是什么？

Question

我总是想知道它们是什么：每次我听到它们时，未来派飞轮式设备的图像都会在我的脑海中跳舞（滚动？）...

它们是什么？

Answer 1

当您使用常规锁（互斥锁、临界区等）时，操作系统会将您的线程置于 WAIT 状态并且 通过在同一核心上调度其他线程来抢占它。如果等待时间非常短，这会造成性能损失，因为您的线程现在必须等待抢占才能再次接收 CPU 时间。

此外，内核对象并非在内核的每个状态下都可用，例如在中断处理程序中或分页不可用时等。

自旋锁不会导致抢占，而是在循环中等待（“自旋”），直到另一个内核释放该内核对象。锁。这可以防止线程丢失其量子并在获得锁定后立即继续释放。自旋锁的简单机制允许内核在几乎任何状态下使用它。

这就是为什么在单核机器上，自旋锁只是“禁用中断”或“引发 IRQL”，完全阻止线程调度。

自旋锁最终允许内核避免“大内核锁”（内核进入内核时获取并在退出时释放的锁）并对内核原语进行粒度锁定，从而在多核机器上实现更好的多处理，从而获得更好的性能。

编辑：出现了一个问题：“这是否意味着我应该尽可能使用自旋锁？”我会尝试回答这个问题：

正如我所提到的，自旋锁仅在预期等待时间短于量子（读：毫秒）并且抢占没有多大意义的地方有用（例如，内核对象不可用） 。

如果等待时间未知，或者处于用户模式，自旋锁效率不高。在检查自旋锁是否可用时，您会在等待核心上消耗 100% 的 CPU 时间。您可以阻止其他线程在该核心上运行，直到您的时间片到期。这种情况仅适用于内核级别的短突发，并且不太可能是用户模式应用程序的选项。

这是一个关于 SO 解决的问题：自旋锁，它们有多有用？

Answer 2

假设资源受锁保护，想要访问该资源的线程需要首先获取锁。如果锁不可用，线程可能会重复检查锁是否已被释放。在此期间，线程忙于等待、检查锁、使用 CPU，但不做任何有用的工作。这种锁称为自旋锁。

Answer 3

这基本上是一个循环，一直持续到满足某个条件为止：

while(cantGoOn) {};

Answer 4

 while(something != TRUE ){};
 // it happend
 move_on();

Answer 5

这是一种忙等待的锁。

它被认为是一种反模式，除了非常低的情况之外。级驱动程序编程（调用“适当的”等待函数可能比简单地忙锁定几个周期具有更多的开销）。

例如，请参阅 Linux 内核中的自旋锁。

Answer 6

自旋锁是线程等待锁可用的锁。当在某个小时间段内存在获取内核对象的范围时，这通常用于避免获取内核对象的开销。

前任：

While(SpinCount-- && Kernel Object is not free)
{}

try acquiring Kernel object

Answer 7

当您认为进入繁忙的等待循环并池化资源而不是在资源被锁定时阻塞更便宜时，您可能会想要使用自旋锁。

当锁粒度细且数量大（例如，链表中的每个节点一个锁）以及锁保持时间总是极短时，自旋可能会很有用。一般来说，在持有自旋锁时，应该避免阻塞，调用任何本身可能阻塞的东西，同时持有多个自旋锁，进行动态分派调用（接口和虚拟），对任何不使用的代码进行静态分派调用拥有或分配内存。

还需要注意的是，出于性能原因，SpinLock 是一种值类型。因此，必须非常小心，不要意外复制 SpinLock 实例，因为这两个实例（原始实例和副本）将完全彼此独立，这可能会导致应用程序的错误行为。如果必须传递 SpinLock 实例，则应通过引用而不是通过值传递。

Answer 8

这是一个循环，直到满足条件为止。

Answer 9

简而言之，自旋锁采用原子比较和交换（CAS）或类似测试和设置的指令来实现无锁、无等待的线程安全习惯。这种结构在多核机器中可以很好地扩展。

Answer 10

嗯，是的 - 自旋锁（与传统的关键部分等相比）的要点是它们在某些情况下（多核系统..）提供更好的性能，因为它们不会立即产生线程的其余量子。

Answer 11

自旋锁是一种锁，它是非阻塞的并且可以阻塞。无法入睡。任何想要获取任何共享或关键资源的自旋锁的线程都会不断自旋，浪费 CPU 处理周期，直到它获取指定资源的锁。一旦获得自旋锁，它就会尝试完成其量程中的工作，然后分别释放资源。自旋锁是优先级最高的锁类型，简单地说，它是非抢占式的一类锁。

Answer 12

当一个线程已获取锁并处于其临界区时，尝试获取锁的所有其他线程都处于循环中，其中线程定期检查锁是否可用。因此，它会自旋以获取锁，并浪费了本来可以被其他线程高效使用的 CPU 周期。

这是单CPU机器上的一个主要问题。自旋锁也称为忙等待，因为线程“忙”等待锁。

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