对自旋锁的理解

自从以前写了一个测试程序，去获得一个初始化为锁着的自旋锁，导致整个系统被锁住之后，我对自旋锁的认识也就是，它能“禁止抢占”。那个时候我还以为自旋锁之所以能够禁止抢占，是因为它禁止了中断（因为中断能够引发抢占），后来对抢占和时钟中断的认识比较清楚以及看了下面的帖子之后，才知道禁止抢占并不等同于禁止中断（当然，自旋锁API也提供了相应的版本来禁止中断），也明白阅读源码是多么重要。

当need_sched标志被设置时，schedule()函数就会被调用，实际上在内核态的抢占中，并没有那么简单，因为还为每个进程的thread_info引入了preempt_count，当preempt_count为1时，说明该进程正拥有着锁，因此不能被抢占。

// 在linux/spinlock_api_up.h

#define __LOCK(lock)
  do { preempt_disable(); __acquire(lock); (void)(lock); } while (0)

#define _raw_spin_lock(lock)            __LOCK(lock)

// 在linux/spinlock.h

#define raw_spin_lock(lock)    _raw_spin_lock(lock)

static inline void spin_lock(spinlock_t *lock)
{
    raw_spin_lock(&lock->rlock);
}

可以看出自旋锁先是禁止抢占（preempt_disable()），再请求锁__acquire(lock)。
再看下preempt_disable()

// 在linux/preempt.h

#ifdef CONFIG_PREEMPT_COUNT

#define preempt_disable()
do {
    inc_preempt_count();
    barrier();
} while (0)

#else /* !CONFIG_PREEMPT_COUNT */

#define preempt_disable()        do { } while (0)

可以看出在抢占式内核的情况下，preempt_disable做的就是给preempt_count加1,而在非抢占内核的情况下什么也不做（本身都是非抢占的了，禁止抢占也没什么意义）。
在单处理机的情况下，自旋锁的意义就只是禁止抢占，因为只要自旋锁初始化为1并且加锁和解锁操作总是成对出现，那么一个进程要是想获得自旋锁，它总是能够立即获得（也就是从不自旋），因此自旋锁就只是禁止抢占了。
自旋锁一般在不可休眠的环境中用于同步对临界资源的访问，也用在等待锁比切换进程开销小的情况（后者要求自旋锁的粒度足够小，也就是获得自旋锁后执行的代码足够短）。

已知spin_lock_irq()能够禁止本地中断，因此我们写个程序，先打印当前的jiffies，再用这个函数禁止本地中断，延迟一段时间后再打印jiffies的值，看下是否和原来的相同，注意延迟操作不能使用和jiffies有关的API，因为jiffies已经不增长了。

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/proc_fs.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/jiffies.h>
#include <linux/spinlock.h>
#include <linux/delay.h>

spinlock_t my_lock;

int delay_jiffies(char *buf,char **start,off_t offset,int count,int *eof,void *data)
{
    int len = 0;
    unsigned long delay_time = 3000;

    spin_lock_irq(&my_lock);
    len += sprintf(buf + len,"Now jiffies is %un",jiffies);
    udelay(delay_time);
    len += sprintf(buf + len,"After delay,jiffies is %un",jiffies);
    spin_unlock_irq(&my_lock);

    return len;
}

static int main_init(void)
{
    spin_lock_init(&my_lock);
    create_proc_read_entry("delay_jiffies",0,NULL,delay_jiffies,NULL);
    return 0;
}

static void main_exit(void)
{
    remove_proc_entry("delay_jiffies",NULL);
}

module_init(main_init);
module_exit(main_exit);

cat /proc/delay_jiffies，发现有时候两次获得的jiffies相同，有时则相差3，结果和想象中的不一样，原因还未探明。