mutex 和 spinlock 对比
理论上:
mutex和spinlock都是用于多进程/线程间访问公共资源时保持同步用的,只 是在lock失败的时候处理方式有所不同。首先,当一个thread 给一个mutex上锁失败的时候,thread会进入sleep状态,从而让其他的thread运行,其中就包裹已经给mutex上锁成功的那个 thread,被占用的lock一旦释放,就会去wake up 那个sleep的thread。其次,当一个thread给一个spinlock上锁失败的时候,thread会在spinlock上不停的轮讯,直到成 功,所以他不会进入sleep状态(当然,时间片用完了,内核会自动进行调度)。
存在的问题:
无论是mutex还是spinlock,如果一个thread去给一个已经被其他thread占用的锁上锁,那么从此刻起到其他thread对此锁解锁的时间长短将会导致mutex和spinlock出现下面的问题。
mutex的问题是,它一旦上锁失败就会进入sleep,让其他thread运行,这
就需要内核将thread切换到sleep状态,如果mutex又在很短的时间内被释放掉了,那么又需要将此thread再次唤醒,这需要消耗许多CPU
指令和时间,这种消耗还不如让thread去轮讯。也就是说,其他thread解锁时间很短的话会导致CPU的资源浪费。
spinlock的问题是,和上面正好相反,如果其他thread解锁的时间很长的话,这种spinlock进行轮讯的方式将会浪费很多CPU资源。
解决方法:
对于single-core/single-CPU,spinlock将一直浪费
CPU资源,如果采用mutex,反而可以立刻让其他的thread运行,可能去释放mutex
lock。对于multi-core/mutil-CPU,会存在很多短时间被占用的lock,如果总是去让thread sleep,紧接着去wake
up,这样会浪费很多CPU资源,从而降低了系统性能,所以应该尽量使用spinlock。
现实情况:
由于程序员不太可能确定每个运行程序的系统CPU和core的个数,所以也不可能去确
定使用那一种lock。因此现在的操作系统通常不太区分mutex和spinlock了。实际上,大多数现代操作系统已经使用了混合
mutex(hybrid mutex)和混合spinlock(hybrid spinlock)。说白了就是将两者的特点相结合。
hydrid mutex:在一个multi-core系统上,hybrid
mutex首先像一个spinlock一样,当thread加锁失败的时候不会立即被设置成sleep,但是,当过了一定的时间(或则其他的策略)还没有
获得lock,就会被设置成sleep,之后再被wake up。而在一个single-core系统上,hybrid
mutex就不会表现出spinlock的特性,而是如果加锁失败就直接被设置成sleep。
hybrid spinlock:和hybrid
mutex相似,只不过,thread加锁失败后在spinlock一段很短的时间后,会被stop而不是被设置成sleep,stop是正常的进程调
度,应该会比先让thread sleep然后再wake up的开销小一些。
总结:
写程序的时候,如果对mutex和spinlock有任何疑惑,请选择使用mutex。
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