排号自旋锁

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排号自旋锁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。

排号队列管理机制的一个ticket与"Now Serving"符号

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-setexchange的自旋锁,有更低时耗。下表比较了各种自旋锁:[2]

Comparing Performance of Different Locking Mechanisms[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

参见 编辑

参考文献 编辑

  1. ^ 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. ^ 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. ^ 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). 
  4. ^ 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
  5. ^ 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.
  6. ^ Jeremy Fitzhardinge, paravirt: introduce a "lock-byte" spinlock implementation Archive.is存檔,存档日期2012-07-08, Linux kernel, July 7, 2008
  7. ^ Revert "Merge branch 'xen/pvticketlock' into xen/next". [2021-12-19]. (原始内容存档于2012-07-12). 
  8. ^ Ticket Spinlocks. [2017-11-27]. (原始内容存档于2016-11-18). 
  9. ^ 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.