linux页面故障内存中的互斥

Question

我在Linux2.6和一个位于mmap文件备份内存中的互斥锁上遇到了一个奇怪的并发问题。这是一个锁存器管理器模块。页面错误逻辑会完全重新启动包含锁定前缀的指令吗？当它重新启动时，它的行为就像不包含lock前缀一样。如果我在mmap调用中设置了MAP_LOCKED属性，问题就会消失。有没有人有经验？

//  mode & definition for hash latch implementation

enum {
  Mutex = 1,
  Write = 2,
  Pending = 4,
  Share = 8
} LockMode;

// mutex locks the other fields
// exclusive is set for write access
// share is count of read accessors

typedef struct {
  volatile ushort mutex:1;
  volatile ushort exclusive:1;
  volatile ushort pending:1;
  volatile ushort share:13;
} BtSpinLatch;

//  wait for other read and write latches to relinquish

void bt_spinwritelock(BtSpinLatch *latch)
{
  do {
#ifdef  unix
  while( __sync_fetch_and_or((ushort *)latch, Mutex | Pending) & Mutex )
    sched_yield();
#else
  while( _InterlockedOr16((ushort *)latch, Mutex | Pending) & Mutex )
    SwitchToThread();
#endif
  if( !(latch->share | latch->exclusive) ) {
#ifdef unix
    __sync_fetch_and_or((ushort *)latch, Write);
    __sync_fetch_and_and ((ushort *)latch, ~(Mutex | Pending));
#else
    _InterlockedOr16((ushort *)latch, Write);
    _InterlockedAnd16((ushort *)latch, ~(Mutex | Pending));
#endif
    return;
  }

#ifdef unix
  __sync_fetch_and_and ((ushort *)latch, ~Mutex);
  sched_yield();
#else
  _InterlockedAnd16((ushort *)latch, ~Mutex);
  SwitchToThread();
#endif
  } while( 1 );
}

void bt_spinreadlock(BtSpinLatch *latch)
{
ushort prev;

  do {
#ifdef unix
    while( __sync_fetch_and_or((ushort *)latch, Mutex) & Mutex )
      sched_yield();
#else
    while( _InterlockedOr16((ushort *)latch, Mutex) & Mutex )
      SwitchToThread();
#endif

//  see if exclusive request is granted or pending

    if( prev = !(latch->exclusive | latch->pending) )
#ifdef unix
      __sync_fetch_and_add((ushort *)latch, Share);
#else
      _InterlockedExchangeAdd16 ((ushort *)latch, Share);
#endif

#ifdef unix
    __sync_fetch_and_and ((ushort *)latch, ~Mutex);
#else
    _InterlockedAnd16((ushort *)latch, ~Mutex);
#endif
    if( prev )
      return;
#ifdef  unix
  } while( sched_yield(), 1 );
#else
  } while( SwitchToThread(), 1 );
#endif
}

Answer 1

这可能是由页面错误引入的延迟暴露了否则看不到的竞争条件。

我建议从pthread_spinlock_t (它只是一个int)开始，在实现您自己的自旋锁之前，确保您的软件工作正常。错误可能出在其他地方。

该代码有几个问题：

1. 混合访问BtSpinLatch* latch as BtSpinLatch和ushort会违反别名规则，从而导致未定义的行为。将BtSpinLatch设为ushort，并且只使用位掩码和移位来访问位。
2. 当一个写入器获得锁时，它会清除pending，即使有另一个未决写入器也是如此。
3. __sync_fetch... 内置函数已过时且过于昂贵，因为它们构成了一个完整的内存屏障，并且它们在这里被调用的次数超过了必要的次数。 使用built-in functions for memory model aware atomic operations。
4. Bit-fields位顺序取决于平台。该代码假定使用低端位域。