Что такое спин-блокировка в Linux?

Спин-блокировка - когда процесс постоянно опрашивает относительно блокировки, которая будет удалена. Это считают плохим, потому что процесс использует циклы (обычно) напрасно. Это не является определенным для Linux, но общий шаблон программирования. И в то время как это обычно считают плохой практикой, это - на самом деле, правильное решение; существуют случаи, где стоимость использования планировщика выше (с точки зрения циклов ЦП), чем стоимость нескольких циклов, которые спин-блокировка, как ожидают, продлится.

Пример спин-блокировки:

#!/bin/sh
#wait for some program to clear a lock before doing stuff
while [ -f /var/run/example.lock ]; do
  sleep 1
done
#do stuff

Часто существует способ избежать спин-блокировки. Для этого конкретного примера существует инструмент Linux, названный inotifywait (он обычно не устанавливается по умолчанию). Если бы это было записано в C, то Вы просто использовали бы inotify API, который обеспечивает Linux.

Тот же пример, с помощью inotifywait показывает, как выполнить то же самое без спин-блокировки:

#/bin/sh
inotifywait -e delete_self /var/run/example.lock
#do stuff

Когда поток пытается получить блокировку, три вещи могут произойти, если он перестал работать, он может попытаться блок, он может попытаться продолжиться, он может попробовать, затем засыпают, говоря ОС wakle это, когда некоторый случай происходит.

Теперь попытка и продолжается, использует намного меньше времени затем попытка и блок. Скажем, в настоящий момент то, что "пытаются продолжиться", возьмет меня, единица времени и "пытается, блок" возьмет сто.

Теперь давайте в настоящий момент предположим, что в среднем поток возьмет 4 единицы времени, содержащие блокировку. Расточительно ожидать 100 единиц. Так вместо этого Вы пишете, что цикл "пытается, продолжается". На дальше пытаются, Вы будете обычно получать блокировку. Это - спин-блокировка. Это называют этим, потому что поток удерживает вращение на месте, пока это не получает блокировку.

Добавленные меры по обеспечению безопасности состоят в том, чтобы ограничить количество раз выполнения цикла. Таким образом в примере Вы делаете для цикла выполненный, например, шесть раз, если он перестал работать затем, Вы "пытаетесь блок".

Если Вы знаете, что поток будет всегда содержать блокировку для, говорят, что 200 единиц, то Вы тратите впустую машинное время для каждого, пытаются продолжиться.

Таким образом в конце, спин-блокировка может быть очень эффективной или расточительной. Это расточительно, когда "типичное" время для содержания блокировки выше затем время, это берет, чтобы "попытаться заблокироваться". Эффективно, когда типичное время для содержания блокировки намного меньше затем время, чтобы 'попытаться заблокироваться".

Ps: книга для чтения на потоках является "Краткой информацией Потока", если можно все еще найти его.

Блокировка является путем к двум или больше задачам (процессы, потоки) для синхронизации. А именно, когда для обеих задач нужен неустойчивый доступ к ресурсу, который может только использоваться одной задачей за один раз, это - путь к задачам расположить не использовать ресурс одновременно. Для доступа к ресурсу задача должна выполнить следующие шаги:

take the lock
use the resource
release the lock

Взятие блокировки не возможно, если другая задача уже взяла его. (Думайте о блокировке как о физическом маркерном объекте. Или объект находится в секции, или у кого-то есть он в их руке. Только человек, держащий объект, может получить доступ к ресурсу.) Так “берут блокировку”, действительно означает, “ожидают, пока ни у кого больше нет блокировки, затем возьмите ее”.

С высокоуровневой точки зрения существует два главных способа реализовать блокировки: спин-блокировки и условия. Со спин-блокировками, предпринимая меры блокировки, просто “вращающиеся” (т.е. делающие ничто в цикле) ни до кого еще, имеет блокировку. С условиями, если задача пытается взять блокировку, но заблокирована, потому что другая задача содержит ее, вновь прибывший вводит очередь ожидания; операция выпуска предупреждает любую ожидающую задачу, что блокировка теперь доступна.

(Этих объяснений недостаточно, чтобы позволить Вам реализовать блокировку, потому что я ничего не сказал об атомарности. Но атомарность не важна здесь.)

Спин-блокировки очевидно расточительны: ожидающая задача продолжает проверять, взята ли блокировка. Итак, почему и когда это используется? Спин-блокировки являются часто очень дешевыми для получения в случае, где блокировка не сохранена. Это делает это привлекательным, когда шанс для блокировки, которая будет сохранена, является маленьким. Кроме того, спин-блокировки только жизнеспособны, если получение блокировки, как ожидают, не займет много времени. Таким образом, спин-блокировки имеют тенденцию использоваться в ситуациях, где они останутся сохраненными в течение очень короткого времени, так, чтобы большинство попыток, как ожидали, успешно выполнится на первой попытке и тех, которым нужно ожидание, не долго ждут.

Существует хорошее объяснение спин-блокировок и другие механизмы параллелизма ядра Linux в Драйверах устройств Linux, главе 5.