# 第 2 章 内核中的锁

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这篇文档提纲挈领的讲述了在FreeBSD内核中的锁，这些锁使得有效的多处理成为可能。 锁可以用几种方式获得。数据结构可以用mutex或lockmgr(9)保护。 对于为数不多的若干个变量，假如总是使用原子操作访问它们，这些变量就可以得到保护。

| 译者注 仅读本章内容，还不足以找出"mutex" 和"共享互斥锁"的区别。似乎它们的功能有重叠之处， 前者比后者的功能选项更多。它们似乎都是lockmgr(9)的子集。

## 2.1. Mutex

Mutex就是一种用来解决共享/排它矛盾的锁。 一个mutex在一个时刻只可以被一个实体拥有。如果另一个实体要获得已经被拥有的mutex， 就会进入等待，直到这个mutex被释放。在FreeBSD内核中，mutex被进程所拥有。

Mutex可以被递归的索要，但是mutex一般只被一个实体拥有较短的一段时间， 因此一个实体不能在持有mutex时睡眠。如果你需要在持有mutex时睡眠， 可使用一个 lockmgr(9) 的锁。

每个mutex有几个令人感兴趣的属性:

变量名

  在内核源代码中struct mtx变量的名字

逻辑名

  由函数`mtx_init`指派的mutex的名字。 这个名字显示在KTR跟踪消息和witness出错与警告信息里。 这个名字还用于区分标识在witness代码中的各个mutex

类型

  Mutex的类型，用标志MTX_表示。 每个标志的意义在mutex(9)有所描述。

  MTX_DEF

    一个睡眠mutex

  MTX_SPIN

    一个循环mutex

  MTX_RECURSE

    这个mutex允许递归

保护对象

  这个入口所要保护的数据结构列表或数据结构成员列表。 对于数据结构成员，将按照 `结构名`.`成员名`的形式命名。

依赖函数

  仅当mutex被持有时才可以被调用的函数

表 1. Mutex列表
变量名 | 逻辑名 | 类型 | 保护对象 | 依赖函数
--- | --- | --- | --- | ---
sched_lock | "sched lock"(调度器锁) | MTX_SPIN | MTX_RECURSE | `_gmonparam`, `cnt.v_swtch`, `cp_time`, `curpriority`, `mtx`.`mtx_blocked`, `mtx`.`mtx_contested`, `proc`.`p_procq`, `proc`.`p_slpq`, `proc`.`p_sflag`, `proc`.`p_stat`, `proc`.`p_estcpu`, `proc`.`p_cpticks proc`.`p_pctcpu`, `proc`.`p_wchan`, `proc`.`p_wmesg`, `proc`.`p_swtime`, `proc`.`p_slptime`, `proc`.`p_runtime`, `proc`.`p_uu`, `proc`.`p_su`, `proc`.`p_iu`, `proc`.`p_uticks`, `proc`.`p_sticks`, `proc`.`p_iticks`, `proc`.`p_oncpu`, `proc`.`p_lastcpu`, `proc`.`p_rqindex`, `proc`.`p_heldmtx`, `proc`.`p_blocked`, `proc`.`p_mtxname`, `proc`.`p_contested`, `proc`.`p_priority`, `proc`.`p_usrpri`, `proc`.`p_nativepri`, `proc`.`p_nice`, `proc`.`p_rtprio`, `pscnt`, `slpque`, `itqueuebits`, `itqueues`, `rtqueuebits`, `rtqueues`, `queuebits`, `queues`, `idqueuebits`, `idqueues`, `switchtime`, `switchticks` | `setrunqueue`, `remrunqueue`, `mi_switch`, `chooseproc`, `schedclock`, `resetpriority`, `updatepri`, `maybe_resched`, `cpu_switch`, `cpu_throw`, `need_resched`, `resched_wanted`, `clear_resched`, `aston`, `astoff`, `astpending`, `calcru`, `proc_compare`
vm86pcb_lock | "vm86pcb lock"(虚拟8086模式进程控制块锁) | MTX_DEF | `vm86pcb` | `vm86_bioscall`
Giant | "Giant"(巨锁) | MTX_DEF | MTX_RECURSE | 几乎可以是任何东西 | 许多
callout_lock | "callout lock"(延时调用锁) | MTX_SPIN | MTX_RECURSE | `callfree`, `callwheel`, `nextsoftcheck`, `proc`.`p_itcallout`, `proc`.`p_slpcallout`, `softticks`, `ticks` |

## 2.2. 共享互斥锁

这些锁提供基本的读/写类型的功能，可以被一个正在睡眠的进程持有。 现在它们被统一到lockmgr(9)之中。

表 2. 共享互斥锁列表
变量名 | 保护对象
--- | ---
`allproc_lock` | `allproc zombproc pidhashtbl proc`.`p_list proc`.`p_hash nextpid`
`proctree_lock` | `proc`.`p_children proc`.`p_sibling`

## 2.3. 原子保护变量

原子保护变量并非由一个显在的锁保护的特殊变量，而是： 对这些变量的所有数据访问都要使用特殊的原子操作(atomic(9))。 尽管其它的基本同步机制(例如mutex)就是用原子保护变量实现的， 但是很少有变量直接使用这种处理方式。

- `mtx`.`mtx_lock`

Last modified on: February 18, 2025 by Fernando Apesteguía

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