16-自旋锁vs信号量

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自旋锁和信号量都是解决互斥问题的基本手段，面对特定的情况，应该如何取舍这两种手段呢？选择的依据是临界区的性质和系统的特点。

从严格意义上说，信号量和自旋锁属于不同层次的互斥手段，前者的实现有赖于后者。在信号量本身的实现上，为了保证信号量结构存取的原子性，在多CPU中需要自旋锁来互斥。

信号量是进程级的，用于多个进程之间对资源的互斥，虽然也是在内核中，但是该内核执行路径是以进程的身份，代表进程来争夺资源的。如果竞争失败，会发生进程上下文切换，当前进程进入睡眠状态，CPU将运行其他进程。鉴于进程上下文切换的开销也很大，因此，只有当进程占用资源时间较长时，用信号量才是较好的选择。

当所要保护的临界区访问时间比较短时，用自旋锁是非常方便的，因为它节省上下文切换的时间。但是CPU得不到自旋锁会在那里空转直到其他执行单元解锁为止，所以要求锁不能在临界区里长时间停留，否则会降低系统的效率。

由此，可以总结出自旋锁和信号量选用的3项原则。

（1）当锁不能被获取到时，使用信号量的开销是进程上下文切换时间Tsw，使用自旋锁的开销是等待获取自旋锁（由临界区执行时间决定）Tcs，若Tcs比较小，宜使用自旋锁，若Tcs很大，应使用信号量。

（2）信号量所保护的临界区可包含可能引起阻塞的代码，而自旋锁则绝对要避免用来保护包含这样代码的临界区。因为阻塞意味着要进行进程的切换，如果进程被切换出去后，另一个进程企图获取本自旋锁，死锁就会发生。

（3）信号量存在于进程上下文，因此，如果被保护的共享资源需要在中断或软中断情况下使用，则在信号量和自旋锁之间只能选择自旋锁。当然，如果一定要使用信号量，则只能通过down_trylock()方式进行，不能获取就立即返回以避免阻塞。