Глава 2. Заметки о блокировках

Этот перевод может быть устаревшим. Для того, чтобы помочь с переводом, пожалуйста, обратитесь к Сервер переводов FreeBSD.

Содержание

Эта глава сопровождается и поддерживается проектом FreeBSD SMP Next Generation.

Этот документ описывает механизмы блокировки, используемые в ядре FreeBSD для эффективной многопроцессорной обработки. Блокировка может быть достигнута несколькими способами. Структуры данных могут защищаться мьютексами или блокировками (lock) из lockmgr(9). Некоторые переменные защищаются просто за счёт использования атомарных операций для доступа к ним.

2.1. Mutexes

Мьютекс — это просто блокировка, используемая для обеспечения взаимного исключения. Конкретно, мьютекс может принадлежать только одному объекту в один момент времени. Если другой объект хочет получить мьютекс, который уже принадлежит кому-то, он должен ждать, пока мьютекс не будет освобожден. В ядре FreeBSD мьютексы принадлежат процессам.

Мьютексы могут быть получены рекурсивно, но предполагается, что они удерживаются в течение короткого периода времени. В частности, нельзя переходить в режим сна, удерживая мьютекс. Если необходимо удерживать блокировку во время сна, используйте блокировку lockmgr(9).

Каждый мьютекс обладает несколькими важными свойствами:

Имя переменной

Имя переменной struct mtx в исходном коде ядра.

Логическое имя

Имя мьютекса, назначенное ему с помощью mtx_init. Это имя отображается в сообщениях трассировки KTR, ошибках и предупреждениях witness, а также используется для различения мьютексов в коде witness.

Тип

Тип мьютекса в терминах флагов MTX_*. Значение каждого флага связано с его значением, как описано в mutex(9).

MTX_DEF

Мьютекс блокировки с ожиданием

MTX_SPIN

Мьютекс с вращающейся блокировкой (spin mutex)

MTX_RECURSE

Этот мьютекс допускает рекурсию.

Защищаемые системы

Список структур данных или членов структур данных, которые защищает эта запись. Для членов структур данных имя будет указано в формате имя структуры.имя члена.

Зависимые функции

Функции, которые могут быть вызваны только при удержании этого мьютекса.

Таблица 1. Список мьютексов
Имя переменнойЛогическое имяТипЗащищаемые системыЗависимые функции

sched_lock

"sched lock"

MTX_SPIN | MTX_RECURSE

_gmonparam, cnt.v_swtch, cp_time, curpriority, mtx.mtx_blocked, mtx.mtx_contested, proc.p_procq, proc.p_slpq, proc.p_sflag, proc.p_stat, proc.p_estcpu, proc.p_cpticks proc.p_pctcpu, proc.p_wchan, proc.p_wmesg, proc.p_swtime, proc.p_slptime, proc.p_runtime, proc.p_uu, proc.p_su, proc.p_iu, proc.p_uticks, proc.p_sticks, proc.p_iticks, proc.p_oncpu, proc.p_lastcpu, proc.p_rqindex, proc.p_heldmtx, proc.p_blocked, proc.p_mtxname, proc.p_contested, proc.p_priority, proc.p_usrpri, proc.p_nativepri, proc.p_nice, proc.p_rtprio, pscnt, slpque, itqueuebits, itqueues, rtqueuebits, rtqueues, queuebits, queues, idqueuebits, idqueues, switchtime, switchticks

setrunqueue, remrunqueue, mi_switch, chooseproc, schedclock, resetpriority, updatepri, maybe_resched, cpu_switch, cpu_throw, need_resched, resched_wanted, clear_resched, aston, astoff, astpending, calcru, proc_compare

vm86pcb_lock

"vm86pcb lock"

MTX_DEF

vm86pcb

vm86_bioscall

Giant

"Giant"

MTX_DEF | MTX_RECURSE

почти всё

много

callout_lock

"callout lock"

MTX_SPIN | MTX_RECURSE

callfree, callwheel, nextsoftcheck, proc.p_itcallout, proc.p_slpcallout, softticks, ticks

2.2. Разделяемые эксклюзивные блокировки

Эти блокировки обеспечивают базовую функциональность типа читатель-писатель и могут удерживаться спящим процессом. В настоящее время они реализованы через lockmgr(9).

Таблица 2. Список разделяемых эксклюзивных блокировок
Имя переменнойЗащищаемые системы

allproc_lock

allproc zombproc pidhashtbl proc.p_list proc.p_hash nextpid

proctree_lock

proc.p_children proc.p_sibling

2.3. Атомарно защищённые переменные

Переменная с атомарной защитой — это специальная переменная, которая не защищена явной блокировкой. Вместо этого все операции доступа к данным этой переменной используют специальные атомарные операции, как описано в atomic(9). Очень немногие переменные обрабатываются таким образом, хотя другие примитивы синхронизации, такие как мьютексы, реализованы с использованием переменных с атомарной защитой.

  • mtx.mtx_lock

Изменено: 14 октября 2025 г. by Vladlen Popolitov

Главная