自旋锁是免费的吗？

Question

我对这两个概念有点困惑。

wiki上无锁的定义：

一个非阻塞算法是无锁的，如果有保证的系统范围内的进展。

非阻塞的定义：

如果任何线程的故障或挂起不能导致另一个线程的失败或挂起，则称为非阻塞算法。

我认为spinlock是无锁的，或者至少是非阻塞的。但现在我不确定了。因为从定义上来说，"spinlock is not lock-free"对我来说也是有意义的。例如，如果保持自旋锁的线程被挂起，那么它将导致其他线程在外面旋转。因此，根据定义，spinlock甚至不是非阻塞的，更不用说无锁了.

我现在很困惑。有人能解释清楚吗？

Answer 1

任何可以称为锁(在当前线程解锁之前将其他线程从关键部分排除在外)的东西，从定义上来说都不是无锁的。是的，旋锁是一种锁。

如果一个线程在保持锁的同时休眠，那么没有其他线程能够获取它并向前推进，而自旋锁也无法阻止这一点。操作系统可以随时取消线程的调度，即使它位于关键部分的中间。

请注意，“无锁”与“无等待”不是一回事，所以无锁算法仍然可以有cmpxchg重试循环之类的东西，但是只要每次都有一个线程成功，它就没有锁。

一个没有等待的算法甚至不可能做到这一点，而且最多只能等待缓存丢失/竞争原子操作的硬件仲裁。维基百科的非阻塞算法项目更详细地定义了无等待和无锁。

我想你混淆了两个“阻塞”的定义。

我认为您在谈论的是一个spin_trylock 函数，尝试来获取自旋锁，如果它失败而不是旋转，则返回一个错误。因此，这是与非阻塞I/O相同意义上的非阻塞:错误失败，而不是等待资源可用性。

这并不意味着系统中的任何线程都在对受spinlock.保护的东西进行进展--它只是意味着您的线程可以在再次尝试之前执行其他一些事情，而不需要使用单独的线程在等待获取锁的同时执行一些事情。

在一个无限循环中旋转意味着阻塞/不进步。对于这个定义，纯自旋锁和(在操作系统帮助下)睡觉的纯自旋锁没有区别，直到另一个线程解锁为止。

无锁的定义并不是为了浪费CPU的时间/能量来为独立的工作腾出空间。

有些关联:获得一个无竞争的自旋锁不需要系统调用，这意味着它是一个“轻量级”锁。有些锁实现总是使用(相对缓慢的)系统调用，即使在非竞争的情况下也是如此。请参阅Jeff总是使用轻量级互斥文章。还可以阅读Jeff的其他帖子，以了解更多关于无锁编程的知识，因为它们非常优秀。如此好，事实上，无锁标签wiki链接到他们。