互斥锁与自旋锁在中断上下文中的应用

互斥锁与自旋锁在中断上下文中的应用

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/Beihai_Van/article/details/141219677

在多线程和多处理器环境中，互斥锁（Mutex）和自旋锁是两种常见的同步机制。它们在保护共享资源、避免竞争条件方面发挥着重要作用。然而，在中断上下文中，这两种锁的使用却有着本质的区别。本文将深入探讨互斥锁和自旋锁的工作机制，分析它们在中断上下文中的适用性，并给出相应的使用建议。

1 原因和来龙去脉

1.1 Mutex（互斥锁）

互斥锁的设计目的是保护共享资源，确保同一时间只有一个线程可以访问该资源。

1.1.1 工作机制

当一个线程试图获取已经被其他线程持有的 mutex 时，它会被挂起。挂起意味着该线程会被操作系统调度器切换出去，直到锁可用时再被唤醒。

1.1.2 适用场景

适用于需要长时间持有锁且可接受线程休眠的场景。

1.2 中断上下文

中断上下文是指中断处理程序运行的环境。

1.2.1 特点

中断处理程序是在中断上下文中运行，不属于任何进程上下文，因此没有进程状态可以保存或恢复。

1.2.2 限制

中断处理程序不能休眠，因为一旦中断处理程序进入休眠状态，系统可能无法恢复其执行。中断处理程序需要迅速完成，以尽快恢复正常的系统操作。

1.3 自旋锁

自旋锁的设计目的是用于短时间锁定资源，避免线程休眠。

1.3.1 工作机制

当一个线程试图获取已被持有的自旋锁时，它会进行忙等待（自旋），不断检查锁是否可用，而不是进入休眠状态。

1.3.2 适用场景

自旋锁适合在中断上下文中使用，以及锁持有时间很短的场合。

2 总结

• 不能在中断中使用 mutex，因为中断处理程序不能休眠，使用 mutex 会导致潜在的休眠，从而不适合中断上下文。
• 中断中使用自旋锁是可行的，自旋锁不会导致线程休眠，适合中断处理程序中需要快速响应的场景。

3 结论

使用自旋锁可以避免中断处理程序进入休眠，从而保持系统的高效运行。Mutex 适合需要更长时间持有锁的线程，但不适合中断上下文。