2.6.25內(nèi)核實現(xiàn)了新的自旋鎖，叫做ticket spin_lock，ticket就是排隊的意思，就像看電影時拿著票有序入場一樣，新的自旋鎖不再是亂搶自旋鎖了，而是有序地獲得自旋鎖，這樣就消除了 一些不必要的混亂。這樣做的初衷是什么呢？首先看看自旋鎖的意義，它是一種十分高效的鎖，得不到鎖的時候不是睡眠而是自旋，自旋就是忙等，這樣就免去了睡 眠-切換-喚醒-切換的開銷，畢竟一個進(jìn)程睡眠必然導(dǎo)致一次硬切換，而喚醒仍然需要一次硬切換。但是在忙等期間，cpu實際上沒有做什么有意義的事情，這 是一點小小的弊端，但是任何事必須圖一方面，和睡眠-切換-喚醒的開銷比起來，這么做是十分有意義的。另外要明白的是，當(dāng)前實現(xiàn)的自旋鎖的爭搶實體實際上 是cpu，而不是進(jìn)程，在單cpu的非搶占內(nèi)核上，自旋鎖是不必要的，在單cpu的搶占內(nèi)核，自旋鎖實際就是禁用了搶占而已，只有在多cpu的環(huán)境下，自 旋鎖作為鎖的意義才真正存在，所以我們說是cpu獲得了自旋鎖而不是別的。要了解新自旋鎖的意義還要了解老自旋鎖的實現(xiàn)。老的自旋鎖是一個整數(shù)，在cpu 企圖獲得鎖的時候要將此數(shù)減一，然后看看是否為0，如果為0，那么就獲得了鎖，如果為負(fù)數(shù)就說明別的cpu比此cpu先獲得了鎖，然后此cpu進(jìn)入忙等， 等待占有鎖的cpu釋放鎖從而將鎖置為1，然后它再次將其減一后與0比較。這么實現(xiàn)可以看出，一個cpu企圖獲得鎖時所探測到的鎖的值是負(fù)數(shù)并且絕對值越 大，那么就有越多的cpu在爭搶這個自旋鎖，這看起來沒有問題，就像踢足球一樣，那么多人搶一個球，但是足球有個人技術(shù)，團(tuán)隊合作在里面，有輸有贏的結(jié) 果，而自旋鎖就不一樣了，所有的cpu要公平競爭，沒有團(tuán)隊，沒有個人技術(shù)，但是這個實現(xiàn)真的就很公平嗎？如果不考慮硬件告訴緩存，那么它可能還是比較公 平的，但是幾乎每個cpu都有硬件高速緩存，如果一個cpu得到了自旋鎖那么信息就會被讀入該cpu的緩存行，后來它釋放了這個自旋鎖，但是馬上它又去爭 搶同一個鎖，這樣這個cpu對于別的cpu就是不公平的，它再次得到自旋鎖的可能性要比別的cpu要大，因此，老的自旋鎖實現(xiàn)方案看似公平實際不公平，按 道理應(yīng)該讓等待時間最長的cpu獲得自旋鎖。要得到這樣的效果，改進(jìn)點已經(jīng)很明確了，就是增加一個隊列，這個隊列的元素按照等待時間排隊，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也很簡 單，增加一個list_head字段即可，如果這么實現(xiàn)當(dāng)然比較好，比較規(guī)則，比較規(guī)范，但是不是那么藝術(shù)和高效，于是新的ticket自旋鎖由運(yùn)而生。
?? 以上從理論角度闡述了老的自旋鎖的實現(xiàn)，下面看一下具體的代碼，主要是純粹的獲得鎖和釋放鎖的代碼，不再討論開關(guān)搶占的內(nèi)容：
那 么ticket自旋鎖是如何實現(xiàn)的呢？它實際上是一個16位的數(shù)，被分為高8位和低8位，高8位代表的是爭搶者的順序號，也就是說高8位從小到大的順序正 是爭搶者獲得鎖的順序，低8位代表擁有者的信息。具體過程就是，一個cpu請求自旋鎖的時候，首先遞加自旋鎖的高8位存入一個變量，然后比較是否和低8位 相等，若不等則忙等，忙等中不斷比較先前存入的變量和自旋鎖的低8位是否相等，一旦相等，則代表成功獲得鎖，結(jié)束爭搶過程。注意，只有在一個擁有鎖的 cpu釋放鎖的時候才會導(dǎo)致自旋鎖的低8位加1。說了等于白說，還是看代碼實現(xiàn)吧：
linux內(nèi)核的文檔上對于ticket自旋鎖的解釋可沒有我這里這么隨便，還給出圖了呢？他們把自旋鎖的高8位叫做next，而低8位叫做了owner，想領(lǐng)略一下大師的文筆就請訪問：http://lwn.net/Articles/267968/
?? ticket自旋鎖的實現(xiàn)是如此之簡單使得你我都嘆為觀止，其實是個學(xué)過點數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的都會想到使用隊列來實現(xiàn)排隊的自旋鎖，卻沒想到linux用一 個16位的數(shù)就搞定了一切，我們難免有一些慚愧，還好，有一位老大和我們這些俗人是屬于一隊的，那就是微軟，windows下的排隊自旋鎖就是用隊列實現(xiàn) 的，而且實現(xiàn)極其復(fù)雜，再怎么說，他和我們這些俗人的想法一致，我們也就沒有什么好慚愧的了。隊列實現(xiàn)有隊列實現(xiàn)的好處，比如便于擴(kuò)展，而用16位的數(shù)實 現(xiàn)的排隊自旋鎖難免讓人覺得有耍小聰明的味道，可是這就是linux，無數(shù)的小聰明積累而成的大師級的作品。下面就談?wù)剋indows下的排隊自旋鎖的實 現(xiàn)，它的實現(xiàn)比linux早，但是linux在任何方面都是不甘落后的。
?? windows的每個cpu上都有一個標(biāo)志，通過該標(biāo)志，這些標(biāo)志就是排隊自旋鎖的排隊實體，當(dāng)一個cpu要一個自旋鎖時，就將此cpu的標(biāo)志排隊，系統(tǒng) 中每個自旋鎖擁有一個隊列，此cpu的標(biāo)志要排入的隊列就是它爭搶的自旋鎖的隊列，注意是排入隊尾，當(dāng)有cpu釋放了自旋鎖的時候，下一個獲得鎖的cpu 就是釋放鎖的cpu標(biāo)志所在的位置后面的第一個cpu，那么釋放者是怎么把擁有權(quán)交給下一個等待者的呢？其實很簡單，排隊的不是一個標(biāo)志嗎？釋放者只需要 將下一個cpu的標(biāo)志設(shè)置為一個大家商量好的標(biāo)志，該標(biāo)志表明等待者可以擁有鎖了，然后隊列中的所有cpu都在其自身的標(biāo)志上忙等就可以了，一旦檢測到標(biāo) 志代表它可以擁有鎖了，那么忙等就結(jié)束了。這個實現(xiàn)有一個很大的優(yōu)點就是忙等的點并不是全局的，而是局部的本cpu的一個標(biāo)志，因此同步的開銷就很小了， 而不像linux的實現(xiàn)，動不動就來個lock前綴用于鎖總線。
?? 另外linux的排隊自旋鎖實現(xiàn)還有一個弊端就是只能最多有2的8次方即256個cpu等待自旋鎖，linux的解決辦法就是提供補(bǔ)丁，該補(bǔ)丁我還沒有見 過，因此不再討論，而windows的實現(xiàn)方式卻非常容易被擴(kuò)展，畢竟對于排隊相關(guān)的概念，隊列是一種標(biāo)準(zhǔn)的實現(xiàn)方式。
?? 上面闡述了排隊自旋鎖的相關(guān)實現(xiàn)，不管是linux還是windows，其引入的目的就是使系統(tǒng)更加高效，更加公平，當(dāng)然還有一個很少有人在意的原因就是 為了更加有序，因為有序的東西是便于管理的，而一切錯誤的根源就是混亂和無序，操作系統(tǒng)內(nèi)核的目的就是管理，它是以管理員身份存在的，因此有序也就成了它 的一個要求，內(nèi)核很不喜歡無序的東西，因此才有了優(yōu)先級，隊列的概念。