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前言

📫作者简介：小明java问道之路，专注于研究 Java/ Liunx内核/ C++及汇编/计算机底层原理/源码，就职于大型金融公司后端高级工程师，擅长交易领域的高安全/可用/并发/性能的架构设计与演进、系统优化与稳定性建设。

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本文导读

CPU 对于任务切换是通过时钟中断来控制的，只要我们将中断屏蔽，就可以保证在当前CPU中的所有操作都不会被中断，从而保证了原子性。在单核CPU上， 通过操作 EFLAGS 寄存器相当于保存EFLAGS表示中断。

一、Linux内核读写锁源码解析

从上述内容中可以看到，自旋锁在 Linx 中的实现就是不停地对 lock 变量的减 1，然后在循环等待它变为1时，再次尝试获取锁；而释放锁较为简单，只需要将其设置为!即可。我们知道在读存在的情况下，使用同一把锁会导致粒度较大，这时通常将其实现为读写锁，同样，内核中也存在一个读写自旋锁。现在查看它的实现原理。

上述的自旋锁都是互斥自旋锁，这里定义了一个读写自旋锁，即支持多个读共享，写者互斥（和互斥自旋锁一样的结构）。

宏定义获得一个初始化的读写自旋锁，宏定义RW_LOCK_BIAS 为0x0100 0000。我们以int 类型的lock的第7位作为写锁标志位。

宏定义初始化的读写自旋锁。

宏定义判断读写自旋锁是否上锁了，也就是说看看lock是否为RW_LOCK_BIAS。

// 上述的自旋锁都是互斥自旋锁，这里定义了一个读写自旋锁，即支持多个读共享，写者互斥 
typedef struct{
    volatile unsigned int lock;
}rwlock_t;   // 和互斥自旋锁一样的结构

// 宏定义获得一个初始化的读写自旋锁
#define RW_LOCK UNLOCKED(rwlock_t){RWLOCKBIAS}
// 宏定义RW_LOCK_BIAS 为0x0100 0000。我们以int 类型的lock的第7位作为写锁标志位

// 宏定义初始化的读写自旋锁
#define rwlock_init(x)	
do { 
    *(x) = RW_LOCK_UNLOCKED; 
} while(0)	

// 宏定义判断读写自旋锁是否上锁了，也就是说看看lock是否为RW_LOCK_BIAS
#define rwlock_is_locked(x) ((x)->lock != RW LOCK_BIAS)

二、Linux内核自旋锁读锁

首先获取读锁，对rw的指针的lock变量原子性减1。

如果小于 0，则表示有别的线程获取写锁，因为读写锁的初始值为0x0100 0000，只有获取写锁后，才会将其减 0x0100 0000，结果为0，减1后自然变为负数。这时向前跳到标号2处，执行 helper，即执行_read_lock_failed。

上读锁失败后的处理逻辑_read_lock_failed 代码实现，原子性增加 eax 中也就是 lock 变量的值，因为上面的内联汇编已经将 lock 地址放入eax 中，即"a"(rw)操作。

通过cmpl 和js指令看看lock的值是否大于或等于1，如果不是，则跳到标号1处循环比较。

最后原子性减 lock 的值，如果小于 0，则继续执行_read_lock_failed，否则视为获得自旋读锁。

// 获取读锁
static inline void_raw_read_lock(rwlock_t*rw){
    __build_read_lock(rw, "___read_lock_failed");
}

#define_build_read_lock(rw,helper) 
do{
    build_read_lock_ptr(rw,helper);
} while (0)

#define_build_read_lock_ptr(rw, helper)
asm volatile(
    LOCK "subl $1,(%0)"	//对rw的指针的lock变量原子性减1	
    // 如果小于 0，则表示有别的线程获取写锁，因为读写锁的初始值为0x0100 0000，
    // 只有获取写锁后，才会将其减 0x0100 0000，结果为0，减1后自然变为负数。
    // 这时向前跳到标号2处，执行 helper，即执行_read_lock_failed
    "js 2f"
    "1:"
    LOCK SECTION_START("")
    "2: call " helper ""
    "jmp 1b"
    LOCK SECTION END
    ::"a"(rw):"memory")

// 上读锁失败后的处理逻辑_read_lock_failed 代码实现 
asm(
    "_read_lock_failed:"
    // 原子性增加 eax 中也就是 lock 变量的值
    // 因为上面的内联汇编已经将 lock 地址放入eax 中，即"a"(rw)操作
    LOCK "incl (%eax)"
    "1: rep; nop"
    "cmpl	$1，(%eax)" // 通过cmpl 和js指令看看lock的值是否大于或等于1，如果不是，则跳到标号1处循环比较
    "js 1b"
    LOCK "decl	(%eax)” // 最后原子性减 lock 的值，如果小于 0，则继续执行_read_lock_failed，否则视为获得自旋读锁
    "js _read_lock_failed""ret"
);