最近读了《Operating Systems: Three Easy Pieces》一书,全书主要围绕虚拟化、并发和持久化这三个主题展开,其中并发部分中介绍锁的章节,行文风趣幽默,写得非常精彩。文中介绍了多种实现锁的方案,以及各种锁的适用场景和优缺点。本文基于该书中锁章节,以一个gopher的角度去分享、拓展书中介绍的锁,并尽量使用Go实现书中介绍的几款自旋锁。
锁的基本思想
锁(lock)的目的是给临界区(Critical Section)加上一层保护,以保证临界区中代码能够像单条原子指令一样执行。临界区指的是一个访问共享资源的程序片段,比如对全局变量的访问、更新。在Linux系统中保护临界区的机制除了锁之外,还有信号量,屏障,RCU等手段。
锁本质是一个变量,我们通过lock()和unlock()这两个语义函数来操作锁变量。当线程准备进入临界区时候,会调用lock()尝试获取锁,当该锁状态是未上锁状态时候,线程会成功获取到锁,从而进入到临界区,如果此时其他线程尝试获取锁而进入临界区,会阻塞或者自旋。获取锁并进入临界区的线程称为锁的持有者,当锁持有者退出临界区时候,调用unlock()来释放锁,那么阻塞等待的其他线程继续开始竞争这个锁。下面是获取锁和释放锁的代码示例:
1 | lock_t mutex; |