[教育訓練紀錄] Spinlock in Process-Context Code

jollen 發表於 April 22, 2007 2:21 PM

紀錄 Linux device driver 課程，關於「spinlock」的討論。

Kernel synchronization 的機制中，semaphore 有二種版本可供使用：

- Semaphore: down(), up()

- Spinlock

二種不同的 semaphore 實作的差異在於「P operation」的實作：

- down/up, 採取 sleeping 方式

- spinlock, 採取 busy loop 方式

在 interrupt handler 的實作上，由於 kernel 並非與 process context 做切換（kernel 執行的是 interrupt-context code），無法進行系統的 rescheduling，所以只能使用 spinlock 來進入 critical section。另外，我們提到，在 process-context mode 也常會看到 spinlock 的使用；在一般的 system call 實作函數裡，為什麼用 spinlock 而不是典型的 down/up 呢？道理在於，「如果 P operation 的等待時間相當短暫（semaphore holding 的時間很短），那麼使用 busy-loop 的方式便會比排程 task 為 INTERRUPTIBLE/UNINTERRUPTIBLE 狀態（sleep）來得更有效率」。

Linux 提供了三類的 spinlock API：

- IRQ don't care, 不對 local interrupt 做任何設定

- IRQ disabling, 將 local interrupt 設定為 disable

- IRQ save/restore, 儲存/還原 local interrupt 狀態

狀況一：當我們選擇在 non-interrupt mode 或是 process-context mode 使用 busy-loop 版本的 semaphore 時，若要確保 critical section 為 atomic operation，或是與 interrupt handler 做同步，此時就必須使用 IRQ disabling 的 spinlock，以確保 critical section 不會被 interrupt 打斷，且讓 processor 不會再接受任何的 interrupt。IRQ-disabling spinlock API 如下：

- spin_lock_irq

- spin_unlock_irq

同學可查閱課堂所發的補充資料，觀念上的疑問，可透過 forum 來詢問。

來源: Jollen's Blog

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