Linux--自旋锁（介绍及API简介） 1、概念2、自旋锁的使用2.1、自旋锁 API 函数2.2、自旋锁的死锁情况1、2、2.1、解决方式 自旋锁使用注意事项
1、概念
何谓自旋锁？它是为实现保护共享资源而提出一种锁机制。其实，自旋锁与互斥锁比较类似，它们都是为了解决对某项资源的互斥使用。无论是互斥锁，还是自旋锁，在任何时刻，最多只能有一个保持者，也就说，在任何时刻最多只能有一个执行单元获得锁。但是两者在调度机制上略有不同。对于互斥锁，如果资源已经被占用，资源申请者只能进入睡眠状态。但是自旋锁不会引起调用者睡眠，如果自旋锁已经被别的执行单元保持，调用者就一直循环在那里看是否该自旋锁的保持者已经释放了锁，"自旋"一词就是因此而得名。（百度百科）
简单来说：自旋锁如果发现要使用的资源被占用就会一直查询这个资源使用的状态直到这个资源被其他线程释放。
用途：自旋锁是专为防止多处理器并发而引入的一种锁，它在内核中大量应用于中断处理等部分（对于单处理器来说，防止中断处理中的并发可简单采用关闭中断的方式，即在标志寄存器中关闭/打开中断标志位，不需要自旋锁）。
从这里我们可以看到自旋锁的一个缺点：那就等待自旋锁的线程会一直处于自旋状态，这样会浪费处理器时间，降低系统性能，所以自旋锁的持有时间不能太长。所以自旋锁适用于短时期的轻量级加锁。
Linux 内核使用结构体 spinlock_t 表示自旋锁，在内核的spinlock_types.h中定义，结构体定义如下所示：
typedef struct spinlock {union {struct raw_spinlock rlock;#ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC# define LOCK_PADSIZE (offsetof(struct raw_spinlock, dep_map))struct {u8 __padding[LOCK_PADSIZE];struct lockdep_map dep_map;};#endif};} spinlock_t; 2、自旋锁的使用在使用自旋锁之前，肯定要先定义一个自旋锁变量，定义方法如下所示：
spinlock_t lock; //定义自旋锁定义好自旋锁变量以后就可以使用相应的 API 函数来操作自旋锁。
2.1、自旋锁 API 函数最基本的自旋锁 API 函数如下表 所示：
API描述DEFINE_SPINLOCK(spinlock_t lock)定义并初始化一个自选变量。int spin_lock_init(spinlock_t *lock)初始化自旋锁。void spin_lock(spinlock_t *lock)获取指定的自旋锁，也叫做加锁。void spin_unlock(spinlock_t *lock)释放指定的自旋锁。int spin_trylock(spinlock_t *lock)尝试获取指定的自旋锁，如果没有获取到就返回 0int spin_is_locked(spinlock_t *lock)检查指定的自旋锁是否被获取，如果没有被获取就返回非 0，否则返回 0。2.2、自旋锁的死锁情况 1、上表中的自旋锁API函数适用于SMP或支持抢占的单CPU下线程之间的并发访问，也就是用于线程与线程之间，被自旋锁保护的临界区一定不能调用任何能够引起睡眠和阻塞的API 函数，否则的话会可能会导致死锁现象的发生。自旋锁会自动禁止抢占，也就说当线程 A得到锁以后会暂时禁止内核抢占。如果线程 A 在持有锁期间进入了休眠状态，那么线程 A 会自动放弃 CPU 使用权。线程 B 开始运行，线程 B 也想要获取锁，但是此时锁被 A 线程持有，而且内核抢占还被禁止了！线程 B 无法被调度出去，那么线程 A 就无法运行，锁也就无法释放，好了，死锁发生了！
2、上表中的 API 函数用于线程之间的并发访问，如果此时中断也要插一脚，中断也想访问共享资源，那该怎么办呢？首先可以肯定的是，中断里面可以使用自旋锁，但是在中断里面使用自旋锁的时候，在获取锁之前一定要先禁止本地中断(也就是本 CPU 中断，对于多核 SOC来说会有多个 CPU 核)，否则可能导致锁死现象的发生，如下图 所示：
在上图 中，线程 A 先运行，并且获取到了 lock 这个锁，当线程 A 运行 functionA 函数的时候中断发生了，中断抢走了 CPU 使用权。右边的中断服务函数也要获取 lock 这个锁，但是这个锁被线程 A 占有着，中断就会一直自旋，等待锁有效。但是在中断服务函数执行完之前，线程 A 是不可能执行的，线程 A 说“你先放手”，中断说“你先放手”，场面就这么僵持着，死锁发生！
获取锁之前关闭本地中断。
Linux 内核提供了相应的 API 函数：
API描述void spin_lock_irq(spinlock_t *lock)禁止本地中断，并获取自旋锁。void spin_unlock_irq(spinlock_t *lock)激活本地中断，并释放自旋锁。void spin_lock_irqsave(spinlock_t *lock,unsigned long flags)保存中断状态，禁止本地中断，并获取自旋锁。void spin_unlock_irqrestore(spinlock_t*lock, unsigned long flags)将中断状态恢复到以前的状态，并且激活本地中断，释放自旋锁使用 spin_lock_irq/spin_unlock_irq 的时候需要用户能够确定加锁之前的中断状态，但实际上内核很庞大，运行也是“千变万化”，我们是很难确定某个时刻的中断状态，因此不推荐使用spin_lock_irq/spin_unlock_irq。建议使用 spin_lock_irqsave/ spin_unlock_irqrestore，因为这一组函数会保存中断状态，在释放锁的时候会恢复中断状态。一般在线程中使用 spin_lock_irqsave/spin_unlock_irqrestore，在中断中使用 spin_lock/spin_unlock，示例代码如下所示：
DEFINE_SPINLOCK(lock) /* 定义并初始化一个锁 *//* 线程 A */ void functionA (){ unsigned long flags; /* 中断状态 */spin_lock_irqsave(&lock, flags) /* 获取锁 *//* 临界区 */spin_unlock_irqrestore(&lock, flags) /* 释放锁 */} /* 中断服务函数 */ void irq() {spin_lock(&lock) /* 获取锁 *//* 临界区 */spin_unlock(&lock) /* 释放锁 */} 自旋锁使用注意事项综合前面关于自旋锁的信息，我们需要在使用自旋锁的时候要注意一下几点：
①、因为在等待自旋锁的时候处于“自旋”状态，因此锁的持有时间不能太长，一定要
短，否则的话会降低系统性能。如果临界区比较大，运行时间比较长的话要选择其他的并发处
理方式，比如稍后要讲的信号量和互斥体。
②、自旋锁保护的临界区内不能调用任何可能导致线程休眠的 API 函数，否则的话可能
导致死锁。
③、不能递归申请自旋锁，因为一旦通过递归的方式申请一个你正在持有的锁，那么你就
必须“自旋”，等待锁被释放，然而你正处于“自旋”状态，根本没法释放锁。结果就是自己
把自己锁死了！
④、在编写驱动程序的时候我们必须考虑到驱动的可移植性，因此不管你用的是单核的还
是多核的 SOC，都将其当做多核 SOC 来编写驱动程序