1.3.1 spin lock

这种锁定机制在执行时间一次只能由一个线程持有锁。如果一个线程已持有了锁，另一个执行线程想要获取锁时，就只能循环等待直到前一个线程将锁释放，也即在此期间处理器不做别的处理，一直在循环测试锁的状态。因此spin lock只适用于多处理器系统运行环境，而且通常用于预计锁可以在很短时间内就能获取的情况下。使用spin lock时，要求持有锁的线程不能休眠，否则会造成别的线程因不能获取锁而发生系统死锁的情况。

spin lock又称为忙等锁定机制，它适用于当一段critical section代码部分非常短，执行起来很快的合。这时如果我们采用的不是spin lock锁定机制，而是采用另一种方式，比如，当CPU测试到锁被别的活动持有，就用调度器将当前活动换出CPU，调度别的进程来执行；锁有效后再把该活动调度进来执行，其中调度进程进出CPU所花费的时间可能比处理器忙而等待所用的时间更长，效率更低。因此，对很小的critical section程序段的保护采用spin locks更好。

在Linux内核中，spin lock由spinlock_t类型的变量实现，它由一个整数的锁变量组成，为了使用spin lock，首先要创建和初始化spinlock_t数据结构，使用spin lock的步骤为：

    #include < linux/spinlock.h>
    spinlock_t my_spinlock=SPIN_LOCK_UNLOCKED;                //初始化锁变量，或使用函数，初始化锁变量
    spin_lock_init( &my_spinlock)                             //将锁初始化为未锁定状态

接下来你可以用内核提供的一系列函数在需要的时候测试、获取或释放锁。获取锁的地方标志着critical section部分的开始，释放锁处标志着critical section部分的结束，这时别的活动又可以来获取锁，操作共享的数据结构。

1.获取锁

（1）spin_lock(spinlock_t *my_spinlock)

试图获取锁my_spinlock，如锁已被别的进程持有，必须等待并不断测试锁的状态直到锁释放。锁被释放后可立刻获取。

（2）spin_lock_irqsave(spinlock_t *my_spinlock, unsigned long flags)

与spin_lock函数的功能类似，它自动屏蔽中断，将CPU的当前状态寄存器值保存到变量flags中。

（3）spin_lock_irq(spinlock_t *my_spinlock)

与spin_lock_irqsave类似，但不保存CPU状态寄存器的值，它假定中断已经屏蔽了。

（4）spin_lock_bh(spinlock_t *my_spinlock)

获取锁，同时阻止bottom half的运行。

2.释放锁

（1）spin_unlock(spinlock_t *my_spinlock)

释放一个获取的锁。

（2）spin_unlock_irqrestore(spinlock_t *my_spinlock)

释放一个spinlock的锁，并置中断允许。

（3）spin_unlock_irq(spinlock_t *my_spinlock)

释放锁，允许中断。

（4）spin_unlock_bh(spinlock_t *my_spinlock)

释放锁，并允许立即处理bottom half。

以上的函数可以用于保护critical section代码的执行，避免多个活动同时操作共享数据结构带来不可预期的错误。比如，在图1-2中所示的操作可以用以下方式来保护活动A和活动B都要操作的链表。

    spinlock_t my_spinlock = SPIN_LOCK_UNLOCKED;
    // 活动A
    spin_lock(&my_spinlock);
    skb_a->next = queue->next;
    queue->next = skb_a;
    spin_unlock(&my_spinlock);
    …
    //活动B
    spin_lock(&my_spinlock);
    skb_b->next = queue->next;
    queue->next = skb_b;
    spin_unlock(&my_spinlock);

使用了锁定机制来保护链表后，活动A与活动B向链表中插入数据的操作就不会再出错了。