第 2 章 内核中的锁

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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 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。

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 lockmgr(9) 的子集。

2.1. 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 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 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

表 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

2.2. 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 lockmgr(9) 之中。

表 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

2.3. 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( 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

Last modified on : February 18, 2025 by Fernando Apesteguía

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