Nginx 源码完全注释(11)ngx_spinlock

Nginx 是多进程模式的,一个 master 与多个 workers,一般工作在多核 CPU 上,所以自旋锁就是必须用到的。Nginx 中的自旋锁的定义,位于 ngx_spinlock.c 中,如下:

void
ngx_spinlock(ngx_atomic_t *lock, ngx_atomic_int_t value, ngx_uint_t spin)
{

#if (NGX_HAVE_ATOMIC_OPS)

    ngx_uint_t  i, n;

    for ( ;; ) {

        // lock 即为锁,是一个整数
        // ngx_atomic_cmp_set 是平台相关的,一般都涉及内联汇编
        if (*lock == 0 && ngx_atomic_cmp_set(lock, 0, value)) {
            return;
        }

        // 多核
        if (ngx_ncpu > 1) {

            // 等待与重试策略,见下面的描述
            for (n = 1; n < spin; n <<= 1) {

                for (i = 0; i < n; i++) {
                    ngx_cpu_pause();
                }

                if (*lock == 0 && ngx_atomic_cmp_set(lock, 0, value)) {
                    return;
                }
            }
        }

        ngx_sched_yield();
    }

#else

#if (NGX_THREADS)

#error ngx_spinlock() or ngx_atomic_cmp_set() are not defined !

#endif

#endif

}

其中用 lock 这个整形变量表示锁,在笔者的机器(Darwin 12.0)上,是如下定义的:

typedef volatile ngx_atomic_uint_t  ngx_atomic_t;

再 回到上面 spinlock 的源码分析中,如果 ngx_ncpu(表示 CPU 的核心数)超过 1 个,即多核 CPU,则要等待/重试。举个例子,如果 spin 为 80,则第一次等待 1 个 ngx_cpu_pause() 操作,然后再次查看锁是否可用。接下来每轮分别等待 2个、4 个、8 个、16 个、32 个、64 个 ngx_cpu_pause() 操作后再试。这中间过程中如果出现锁被释放从而可以使用的情况,则循环会被中止,spinlock 函数会返回值。如果重试仍没有成功,则执行 ngx_sched_yield,然后再重复上面的操作。

另外其中的 ngx_atomic_cmp_set 函数也很有探讨价值。在 Darwin 12.0 上面是如下的宏定义:

#define ngx_atomic_cmp_set(lock, old, new)                                    OSAtomicCompareAndSwap64Barrier(old, new, (int64_t *) lock)

在我一位朋友的 Linux 环境(具体忘记了,但是 x86),如下。其中的内联汇编可以参考本博客内的 GCC 内联汇编的两篇博文。其中的 SMP 为总线锁。

static ngx_inline ngx_atomic_uint_t
ngx_atomic_cmp_set(ngx_atomic_t *lock, ngx_atomic_uint_t old,
    ngx_atomic_uint_t set)
{
    u_char  res;

    __asm__ volatile (

         NGX_SMP_LOCK
    "    cmpxchgl  %3, %1;   "
    "    sete      %0;       "

    : "=a" (res) : "m" (*lock), "a" (old), "r" (set) : "cc", "memory");

    return res;
}

这里输出为 res,保存在 eax 寄存器中。输入为 *lock(内存中)、old(eax中)、set(r 表示通用寄存器)。这样 %0 就是 res,%1 就是 *lock,%2 就是 old,%3 就是 set。

如 果 *lock 和 old 相等,则异或(cmpxchgl)为 0,则 ZF 为 1,sete 将 res(%0)的值设置为 1 并返回它。如果 *lock 和 old 不相等,则异火值非零,所以 ZF 非零,则 sete 不会执行动作,即 res 值为 0,即调用 ngx_atomic_cmp_set 失败。

cmpxchgl 会影响 ZF(Zero Flag)标志位。

时间: 2024-10-02 23:16:34

Nginx 源码完全注释(11)ngx_spinlock的相关文章

Nginx源码完全注释(6)core/murmurhash

下面是摘自 Google Code 的 Murmurhash 开源项目主页上的 Murmurhash2,Nginx 就是采用的这个. uint32_t MurmurHash2 ( const void * key, int len, uint32_t seed ) { // 'm' and 'r' are mixing constants generated offline. // They're not really 'magic', they just happen to work well

Nginx 源码完全注释(10)ngx_radix_tree

ngx_radix_tree.h // 未被使用的节点 #define NGX_RADIX_NO_VALUE (uintptr_t) -1 typedef struct ngx_radix_node_s ngx_radix_node_t; struct ngx_radix_node_s { ngx_radix_node_t *right; // 右子树的根节点 ngx_radix_node_t *left; // 左子树的根节点 ngx_radix_node_t *parent; // 父节点

Nginx源码完全注释(5)core/ngx_cpuinfo.c

/* * Copyright (C) Igor Sysoev * Copyright (C) Nginx, Inc. */ #include <ngx_config.h> #include <ngx_core.h> // 如果 CPU 架构是 i386 或 amd64,并且编译器是 GNU Compiler 或 Intel Compiler,则定义 cngx_puid 函数 // 否则 ngx_cpuid 函数为空 #if (( __i386__ || __amd64__ ) &a

Nginx源码完全注释(2)ngx_array.h / ngx_array.c

数组头文件 ngx_array.h #include <ngx_config.h> #include <ngx_core.h> struct ngx_array_s { void *elts; ngx_uint_t nelts; size_t size; ngx_uint_t nalloc; ngx_pool_t *pool; }; ngx_array_t *ngx_array_create(ngx_pool_t *p, ngx_uint_t n, size_t size); vo

Nginx源码完全注释(8)ngx_errno.c

errno.h中的strerror(int errno)可以确定指定的errno的错误的提示信息.在 Nginx 中,将所有错误提示信息预先存储在一个数组里,而预先确定这个数组的大小,是在自动化脚本中完成的,如下是auto/unix脚本:(其中自动化脚本auto/feature的作用参考<解剖 Nginx·自动脚本篇(4)工具型脚本系列>一文) // auto/unix ngx_feature="sys_nerr" ngx_feature_name="NGX_SY

Nginx源码完全注释(9)nginx.c: ngx_get_options

本文分析 ngxin.c 中的 ngx_get_options 函数,其影响: nginx.c 中的: static ngx_uint_t ngx_show_help; static ngx_uint_t ngx_show_version; static ngx_uint_t ngx_show_configure; static u_char *ngx_prefix; static u_char *ngx_conf_file; static u_char *ngx_conf_params; st

nginx源码完全注释(1)ngx_alloc.h / ngx_alloc.c

首先看 ngx_alloc.h 文件,主要声明或宏定义了 ngx_alloc,ngx_calloc,ngx_memalign,ngx_free. /* * Copyright (C) Igor Sysoev * Copyright (C) Nginx, Inc. */ #ifndef _NGX_ALLOC_H_INCLUDED_ #define _NGX_ALLOC_H_INCLUDED_ #include #include void *ngx_alloc(size_t size, ngx_lo

Nginx源码完全注释(4)ngx_queue.h / ngx_queue.c

队列头文件ngx_queue.h #include <ngx_config.h> #include <ngx_core.h> #ifndef _NGX_QUEUE_H_INCLUDED_ #define _NGX_QUEUE_H_INCLUDED_ typedef struct ngx_queue_s ngx_queue_t; // 队列的节点,也直接表示队列.注意这是一个双向循环队列 struct ngx_queue_s { ngx_queue_t *prev; ngx_queu

Nginx源码完全注释(7)ngx_palloc.h/ngx_palloc.c

ngx_palloc.h /* * NGX_MAX_ALLOC_FROM_POOL should be (ngx_pagesize - 1), i.e. 4095 on x86. * On Windows NT it decreases a number of locked pages in a kernel. */ #define NGX_MAX_ALLOC_FROM_POOL (ngx_pagesize - 1) #define NGX_DEFAULT_POOL_SIZE (16 * 102