自旋锁(spinlock)

Linux 内核作为多任务、多处理器（SMP）环境下的核心，并发控制机制是保障内核数据结构完整性、避免竞态（Race Condition）的关键。内核中的并发来源主要包括：多 CPU 并发执行、抢占式调度、中断与进程上下文的切换。以下是内核中主流的并发控制机制，按适用场景和粒度分类详解：

1. 核心原理
   自旋锁是一种忙等锁，当线程获取锁失败时，不会进入睡眠，而是循环检测锁是否被释放（自旋）。适用于临界区执行时间极短的场景，避免了进程切换的开销。

2. 关键特性
   非睡眠锁：持有自旋锁期间，内核禁止抢占（单 CPU），禁止其他 CPU 访问临界区（SMP）。
   不可递归：同一线程不能重复获取同一个自旋锁，会导致死锁。
   适用场景：SMP 架构、中断上下文（不能睡眠的场景）、临界区代码短。

3. 核心接口

#include <linux/spinlock.h>

// 定义并初始化自旋锁
spinlock_t lock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(lock);
// 动态初始化
spin_lock_init(&lock);

// 获取锁（禁止抢占）
spin_lock(&lock);
// 获取锁（不禁止抢占，需手动禁止）
spin_lock_nested(&lock, subclass);
// 释放锁
spin_unlock(&lock);

// 中断上下文专用（禁止本地中断）
spin_lock_irqsave(&lock, flags);  // 保存中断状态
spin_unlock_irqrestore(&lock, flags);  // 恢复中断状态

1. 衍生类型
   读写自旋锁（rwlock_t）：区分读操作（共享）和写操作（独占），读多写少场景下提升并发效率。

   rwlock_t rw_lock = __RW_LOCK_UNLOCKED(rw_lock);
   read_lock(&rw_lock);   // 读获取
   write_lock(&rw_lock);  // 写获取