多線程編程之順序鎖
阿新 • • 發佈:2017-12-08
ron b- and 數據操作 重新開始 小結 兩種 static 並發 。
一、什麽是順序鎖
順序鎖對讀寫鎖的一種優化,使用順序鎖時,讀不會被寫執行單元阻塞(在讀寫鎖中,寫操作必須要等所有讀操作完成才能進行)。也就是說,當向一個臨界資源中寫入的同時,也可以從此臨界資源中讀取,即實現同時讀寫,但是不允許同時寫數據。如果讀執行單元在讀操作期間,寫執行單元已經發生了寫操作,那麽,讀執行單元必須重新開始,這樣保證了數據的完整性,當然這種可能是微乎其微。順序鎖的性能是非常好的,同時他允許讀寫同時進行,大大的提高了並發性。
二、順序鎖的缺陷
順序鎖的缺陷在於,互斥訪問的資源不能是指針,因為寫操作有可能導致指針失效,而讀操作對失效的指針進行操作將會發生意外錯誤。
順序鎖在某些場合比讀寫鎖更加高效,但讀寫鎖可以適用於所有場合,而順序鎖不行,所以順序鎖不能完全替代讀寫鎖
三、順序鎖的實現
在Linux內核中,有順序鎖的實現方案:
typedef struct {
unsigned sequence; /* 順序計數器 */
spinlock_t lock;
} seqlock_t;
static inline void write_seqlock(seqlock_t *sl)
{
spin_lock(&sl->lock);
++sl->sequence;
smp_wmb();
}
static inline void write_sequnlock(seqlock_t *sl)
{
smp_wmb();
sl->sequence++;
spin_unlock(&sl->lock);
}
static __always_inline unsigned read_seqbegin(const seqlock_t *sl)
{
unsigned ret;
repeat:
ret = ACCESS_ONCE(sl->sequence);
if (unlikely(ret & 1)) {
cpu_relax();
goto repeat;
}
smp_rmb();
return ret;
}
/*
* Test if reader processed invalid data.
*
* If sequence value changed then writer changed data while in section.
*/
static __always_inline int read_seqretry(const seqlock_t *sl, unsigned start )
{
smp_rmb();
return unlikely(sl->sequence != start);
}
四、順序鎖的用法
順序鎖的寫操作單元執行如下代碼:
write_seqlock(&seqlock); write_something(); // 寫操作代碼塊 write_sequnlock(&seqlock);
順序鎖的讀操作單元執行如下代碼:
do{ seqnum = read_seqbegin(&seqlock); // 讀執行單元在訪問共享資源時要調用該函數,返回鎖seqlock的順序號 read_something(); // 讀操作代碼段 } while( read_seqretry(&seqlock, seqnum)); // 在讀結束後調用此函數來檢查,是否有寫執行單元對資源進行操作,若有則重新讀。
五、Windows平臺下的一種實現方式
參考《多線程的那點兒事(之順序鎖)》文章內容,整理了Windows平臺下的一種順序鎖實現方式。代碼如下:
typedef struct _SEQUENCE_LOCK
{
unsigned int sequence;
HANDLE hLock;
}SEQUENCE_LOCK;
unsigned int get_lock_begin(SEQUENCE_LOCK* hSeqLock)
{
assert(NULL != hSeqLock);
return hSeqLock->sequence;
}
int get_lock_retry(SEQUENCE_LOCK* hSeqLock, unsigned int value)
{
unsigned int new_value;
assert(NULL != hSeqLock);
new_value = hSeqLock->sequence;
return (new_value & 0x1) || (new_value ^ value);
}
void get_write_lock(SEQUENCE_LOCK* hSeqLock)
{
assert(NULL != hSeqLock);
WaitForSingleObject(hSeqLock->hLock);
hSeqLock->sequence ++;
}
void release_write_lock(SEQUENCE_LOCK* hSeqLock)
{
assert(NULL != hSeqLock);
hSeqLock->sequence ++;
ReleaseMutex(hSeqLock->hLock);
}
使用時候的方法類似,參考如下代碼:
void read_process(SEQUENCE_LOCK* hSeqLock)
{
unsigned int sequence;
do{
sequence = get_lock_begin(hSeqLock);
/* read operation */
}while(get_lock_retry(hSeqLock, sequence));
}
void write_process(SEQUENCCE_LOCK* hSeqLock)
{
get_write_lock(hSeqLock);
/* write operation */
release_write_lock(hSeqLock);
}
可以看出,這裏的順序鎖原理和用法也是一樣的。
小結:
- 讀鎖退出有兩種情況:寫操作正在進行;或者沒有寫鎖
- 寫鎖之間需要互斥操作
- 互斥操作的資源不能是指針,否則有可能在訪問的時候會造成異常,因為有可能邊寫邊讀
- 順序鎖代替不了讀寫鎖,因為讀寫鎖可以保證所有的數據操作,而順序鎖不行
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