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在Linux 内核中几种不同的活动可能被相互打断；在多处理器环境下，不同的活动可以并行执行。在活动并行运行过程中，保持系统的稳定性和正确性是必须要解决的问题。
如果内核中的各活动相互独立，没有交叉访问，就不会引起任何问题。一旦几个活动要访问同一数据结构，如果不采取相应的保护机制，即使在单CPU的系统中都可能会引起预想不到的结果。
下面我们用一个实例来说明这个问题，系统中有两个活动A和B ，都要访问同一个链表，将自己的数据skb_a和skb_b加入到链表中。活动A在执行过程中被活动B打断，活动B执行一段时间后，活动A恢复执行。图1-2给出了这两个活动执行结束后的结果。将skb_b加入到链表中的操作结果不正确。
图1-2 并发访问造成的问题
为了避免这类问题的发生，当几个活动需要同时操作同一个数据结构时（这段代码通常称为critical section），这种操作必须是原子操作。所谓原子操作，即整个操作过程不能被打断，操作的几个步骤以不可分的方式执行。
在网络实现代码中，互斥机制使用得非常广泛。在Linux系统的发展过程中，不断创建、优化了几种机制来实现代码执行的互斥。以下几节主要总结了用于网络子系统中的互斥机制，每一种互斥机制适于某些特定的执行环境。
这种锁定机制在执行时间一次只能由一个线程持有锁。如果一个线程已持有了锁，另一个执行线程想要获取锁时，就只能循环等待直到前一个线程将锁释放，也即在此期间处理器不做别的处理，一直在循环测试锁的状态。因此spin lock只适用于多处理器系统运行环境，而且通常用于预计锁可以在很短时间内就能获取的情况下。使用spin lock时，要求持有锁的线程不能休眠，否则会造成别的线程因不能获取锁而发生系统死锁的情况。
spin lock又称为忙等锁定机制，它适用于当一段critical section代码部分非常短，执行起来很快的合。这时如果我们采用的不是spin lock锁定机制，而是采用另一种方式，比如，当CPU测试到锁被别的活动持有，就用调度器将当前活动换出CPU，调度别的进程来执行；锁有效后再把该活动调度进来执行，其中调度进程进出CPU所花费的时间可能比处理器忙而等待所用的时间更长，效率更低。因此，对很小的critical section程序段的保护采用spinlocks更好。
在Linux内核中，spin lock由spinlock_t类型的变量实现，它由一个整数的锁变量组成，为了使用spin lock，首先要创建和初始化spinlock_t数据结构，使用spin lock的步骤为：
接下来你可以用内核提供的一系列函数在需要的时候测试、获取或释放锁。获取锁的地方标志着critical section部分的开始，释放锁处标志着critical section部分的结束，这时别的活动又可以来获取锁，操作共享的数据结构。
试图获取锁my_spinlock，如锁已被别的进程持有，必须等待并不断测试锁的状态直到锁释放。锁被释放后可立刻获取。
与spin_lock函数的功能类似，它自动屏蔽中断，将CPU的当前状态寄存器值保存到变量flags中。
与spin_lock_irqsave类似，但不保存CPU状态寄存器的值，它假定中断已经屏蔽了。
获取锁，同时阻止bottom half的运行。
释放一个获取的锁。
释放一个spinlock的锁，并置中断允许。
释放锁，允许中断。
释放锁，并允许立即处理bottom half。
以上的函数可以用于保护critical section 代码的执行，避免多个活动同时操作共享数据结构带来不可预期的错误。比如，在图1-2中所示的操作可以用以下方式来保护活动A和活动B都要操作的链表。
使用了锁定机制来保护链表后，活动A与活动B向链表中插入数据的操作就不会再出错了。
在使用某个锁时，如果可以把操作明显地划分为只读、读写操作时，使用读-写spin lock会更有效。spin lock与读－写spin lock的区别在于：后者可以允许多个读操作同时持有锁；一次只有一个写操作可以获取锁；当写操作持有锁时，读操作不能获取锁；通常赋予读操作的优先级比写操作的优先级高，当读操作的数量大大超过写操作数量时，这种锁定机制的执行效率更高。
例如，在网络子系统中，所有表示网络设备的数据结构net_device的实例都存放在以dev_base为头指针的链表中。在系统初始化时，当我们探测到一个有效的网络适配器时，就将该网络设备的net_device实例插入到链表中，这时为写操作。在系统运行过程中，我们很少改变net_device结构变量的值，大部分操作是在dev_base链表中查找设备，获取设备属性值，这属于读操作。
对这种数据结构的访问，一定要用锁定机制来保护，但对dev_base链表的读操作在没有写操作的情况下，不需要串行等待执行，就最适合读－写spin lock锁定机制。它允许多个读操作的活动同时运行其critical section部分的代码，但一旦锁被写操作获取后，所有的活动只能等到写操作释放锁后才能访问共享数据。
当我们要向dev_base链表加入一个新的网络设备的net_device 数据结构实例时，我们需要用读－写spin lock的写锁来保护dev_base链表。以下列出的函数可以用于获取和释放读－写spin lock。需要注意的是，我们要按照操作的类型（读/写）来区分锁的状态。同样，读－写锁也有处理中断和bottom half的函数，与上节所说的spin lock一样，在这里就不再重复叙述了。
RCU是Linux中提供的最新互斥机制，这种锁定机制在以下特定的条件下执行效率非常高。
● 相对于只读锁的要求，要求读－写锁的次数非常少。
● 持有锁的代码是以原子方式执行，绝不会休眠。
● 被锁保护的数据结构是通过指针访问的。
第一个条件涉及的是执行效率，其他两个条件是RCU工作原理的基础。如果第一个条件不满足，在需要使用锁定机制时，更好的方式就是使用读－写spin lock。当数据需要修改时，写线程获取一个数据的拷贝，修改拷贝，随后将相关的指针改到新版本的数据结构上，当内核确定不再有对旧版本数据的引用时，旧数据就可以释放了。
