排号自旋锁
外观
排号自旋锁是计算机科学中的一种多线程同步机制。类似于自旋锁,但每一个申请排队自旋锁的线程获得一个排队号(ticket)。至多一个线程拥有自旋锁,当它释放锁时,把自身的ticket加1作为下一个可获得锁的ticket,持有该ticket的线程在自旋检查时就可发现已经获得了自旋锁。这种机制类似于一些提供社会服务的场所(如银行):进门的顾客从排号机获取一个等待号,然后不断检查当前可服务的号,直至轮到其手持的号。
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/84/Take_a_ticket.jpg/220px-Take_a_ticket.jpg)
这是一种先进先出(FIFO)的公平性机制。[1][2][3]
锁的比较
[编辑]Linux内核实现的排号自旋锁,比更简单的基于test-and-set或exchange的自旋锁,有更低时耗。下表比较了各种自旋锁:[2]
标准 | test-and-set | Test and Test-and-set | Load-link/store-conditional | Ticket | ABQL |
---|---|---|---|---|---|
Uncontended latency | Lowest | Lower | Lower | Higher | Higher |
1 Release max traffic | Ө(p) | Ө(p) | Ө(p) | Ө(p) | Ө(1) |
Wait traffic | High | - | - | - | - |
Storage | Ө(1) | Ө(1) | Ө(1) | Ө(1) | Ө(p) |
Fairness guarantee | No | No | No | Yes | Yes |
排号自旋锁的一个缺点是随着CPU核数增加,性能指数下降。[4]
历史
[编辑]1991年Mellor-Crummey与Scott引入概念。[3]2008年被Linux内核使用。[5] [6] 2010年7月,解决了半虚拟化问题。[7]2015年3月,Red Hat Enterprise Linux使用了这种锁。[8]
相关工作
[编辑]- Lamport面包店算法
- 基于队列的自旋锁[9]
参见
[编辑]- fetch-and-add 用于排队自旋锁的原子操作
参考文献
[编辑]- ^ Sottile, Matthew J.; Mattson, Timothy G.; Rasmussen, Craig E. Introduction to Concurrency in Programming Languages. Boca Raton, FL, USA: CRC Press. Sep 28, 2009: 56. ISBN 978-1-4200-7214-3.
- ^ 2.0 2.1 2.2 Solihin, Yan. Fundamentals of parallel computer architecture : multichip and multicore systems. Solihin Pub. 2009: 262–269. ISBN 978-0-9841630-0-7.
- ^ 3.0 3.1 John M. Mellor-Crummey and Michael L. Scott; et al. Algorithms for Scalable Synchronization on Shared-Memory Multiprocessors. ACM TOCS. February 1991. (原始内容存档于2021-02-02).
- ^ Boyd-Wickizer, Silas, et al. "Non-scalable locks are dangerous." Proceedings of the Linux Symposium. 2012. http://pdos.csail.mit.edu/papers/linux:lock.pdf (页面存档备份,存于互联网档案馆)
- ^ Jonathan Corbet, Ticket spinlocks (页面存档备份,存于互联网档案馆), Linux Weekly News, February 6, 2008. Retrieved 23. July, 2010.
- ^ Jeremy Fitzhardinge, paravirt: introduce a "lock-byte" spinlock implementation Archive.is的存檔,存档日期2012-07-08, Linux kernel, July 7, 2008
- ^ Revert "Merge branch 'xen/pvticketlock' into xen/next". [2021-12-19]. (原始内容存档于2012-07-12).
- ^ Ticket Spinlocks. [2017-11-27]. (原始内容存档于2016-11-18).
- ^ Michael L. Scott and William N. Scherer III. Scalable Queue-Based Spin Locks with Timeout (页面存档备份,存于互联网档案馆). Proceedings of the eighth ACM SIGPLAN symposium on Principles and practices of parallel programming, pp. 44-52, 2001.