linux 的“互斥锁”是使用“内存屏障”实现的吗？答案

【问题标题】：Is linux' "mutex lock" implemented using "memory barrier"?linux 的“互斥锁”是使用“内存屏障”实现的吗？
【发布时间】：2016-02-18 16:14:27
【问题描述】：

我正在阅读 this，其中 Robert Love 提到互斥锁是使用内存屏障实现的，但我看不到在互斥锁的 Linux implementation 中使用的内存屏障指令。

我想知道他是否指的是 posix 库中的互斥锁实现，它确实使用了内存屏障指令，因此它不会根据关键资源重新排序。我说的对吗？

【问题讨论】：

标签： linux linux-kernel posix mutex

【解决方案1】：

Robert Love 的回答适用于任何领域的互斥体。

你提到的linux内核中的实现使用__mutex_fastpath_lock，它完成了大部分工作，通常使用汇编代码实现。例如，在 x86_64 上，它的 implementation 可能是：

 20 static inline void __mutex_fastpath_lock(atomic_t *v,
 21                                          void (*fail_fn)(atomic_t *))
 22 {
 23         asm_volatile_goto(LOCK_PREFIX "   decl %0\n"
 24                           "   jns %l[exit]\n"
 25                           : : "m" (v->counter)
 26                           : "memory", "cc"
 27                           : exit);
 28         fail_fn(v);
 29 exit:
 30         return;
 31 }

这里的关键是dec（decl）操作之前的LOCK前缀（LOCK_PREFIX）。在 x86 上，LOCK 前缀表示原子性，并且总是表示完整的内存屏障。

【讨论】：

lxr.free-electrons.com/source/include/asm-generic/… 但在通用实现中它没有内存屏障。我看到 arm 架构也没有任何具体的实现。
该实现使用atomic_xchg，这意味着内存屏障。

【解决方案2】：

确实，互斥锁需要一些内存同步。重要的是如何等待互斥锁被解锁（由其他线程）而没有繁忙的自旋锁（特别是因为您不希望等待的线程占用大量 CPU）。阅读futex(7)。与clone(2) 一样，futex(2) 系统调用仅对线程库的实现者有用。

顺便说一句，GNU libc 和 musl-libc 都是 POSIX 线程的 free software 实现。所以研究他们的源代码如果你想了解细节。

【讨论】：