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第 2 章 内核中的锁	books/arch-handbook/boot	books/arch-handbook/kobj	true	3	/books/arch-handbook/locking/

内核中的锁

Table of Contents

• 1. Mutex
• 2. 共享互斥锁
• 3. 原子保护变量

../../../../../shared/asciidoctor.adoc

_这一章由 FreeBSD SMP Next Generation Project 维护。 请将评论和建议发送给link:{freebsd-smp}._

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man: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。

Tip	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man:lockmgr[9]的子集。

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 man: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man: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

Table 1. Mutex列表

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. 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man:lockmgr[9]之中。

Table 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

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(man: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