Question

这是我的自旋锁实现，但它似乎无法保护关键代码。我的实施有问题吗？

static __inline__ int xchg_asm(int* lock, int val) 
{
  int ret; 
  __asm__ __volatile__(
    LOCK "movl (%1),%%eax; 
    xchg (%1),%2; 
    movl %%eax, %0" :"=m" (ret) :"d"(lock), "c"(val)
  );
  return ret; 
}
void spin_init(spinlock_t* sl) 
{ 
  sl->val = 0; 
} 
void spin_lock(spinlock_t* sl) 
{ 
  int ret; 
  do { 
    ret = xchg_asm(&(sl->val), 1); 
  } while ( ret==0 ); 
}

void spin_unlock(spinlock_t* sl) 
{
  xchg_asm(&(sl->val), 0);
}

Answer 1

您的代码等于：

static __inline__ int xchg_asm(int* lock, int val) {
   int save_old_value_at_eax;

   save_old_value_at_eax = *lock;        /* with a wrong lock prefix */
   xchg *lock with val and discard the original value of *lock.
   return save_old_value_at_eax;           /* but it not the real original value of *lock */
}

您可以从代码中看到，当cpu执行xchg时，save_old_value_at_eax不是真正的原始值。 您应该通过xchg指令获取旧/原始值，而不是在执行xchg 之前保存它。（“它不是真正的旧/原始值”意味着，如果另一个CPU在此CPU保存值之后获取锁定但在此CPU执行xchg指令之前，此CPU将获得错误的旧值，并且它认为它花了锁定成功，因此，两个CPU同时进入CS）。您已将读取 - 修改 - 写入指令与三条指令分开，整个三条指令不是原子的（即使您将锁定前缀移动到xchg）。

我猜您认为锁定前缀将锁定WHOLE三条指令，但实际上锁定前缀只能用于附加的唯一指令（并非所有指令都可以附加）而且我们在SMP上不需要用于xchg的锁前缀。引自linux_kernel_src / arch / x86 // include / asm / cmpxchg.h

/*
 * Note: no "lock" prefix even on SMP: xchg always implies lock anyway.
 * Since this is generally used to protect other memory information, we
 * use "asm volatile" and "memory" clobbers to prevent gcc from moving
 * information around.
 */

我的建议：

请勿重复自己，请使用linux内核的自旋锁。
不要重复自己，如果你想实现自旋锁，请使用linux内核的xchg（），cmpxchg（）。
详细了解说明。你也可以找到linux内核如何实现它。

Answer 2

我认为问题在于锁定指令前缀仅适用于以下指令，因此您的交换不是原子的。有关详细信息，请参阅此处的其他答案：What does the "lock" instruction mean in x86 assembly?

我认为如果将锁定指令前缀移动到xchg，它将起作用。

编辑：这可能很有用（例如gcc程序集中的原子交换）：http://locklessinc.com/articles/locks/

请注意，我认为我的原始答案实际上是错误的，进一步的Google搜索显示，如果自386以来自动引用内存，xchg将被锁定。

旋转锁有问题吗？

2 个答案: