現(xiàn)在的車載控制器,多核的MCU用的是越來越多了,對于不同核之間的共享數(shù)據(jù)保護,也是必須的,其中Spinlock就是常用的一種。
01.
Spinlock介紹
Spinlock也即自旋鎖,是一種輕量級的多核間的數(shù)據(jù)同步機制。一個任務(wù)想要訪問被Spinlock保護的共享資源,必須先得到鎖,在訪問完共享資源后釋放鎖。如果在獲取自旋鎖時,沒有任何執(zhí)行單元保持該鎖,那么將立即得到鎖;如果在獲取自旋鎖時鎖已經(jīng)有持有者, 那么需要自旋等待該鎖的保持者釋放了鎖。
在ETAS的AUTOSAR中,實現(xiàn)Spinlock的兩個基本操作獲取鎖xx_GetLockInternal()和釋放鎖xx_ReleaseLockInternal()。
對于獲取鎖接口,其內(nèi)部的實現(xiàn)原理如下:
第一步先判斷是哪個核上的任務(wù)正在使用xx_GetLockInternal();
判斷鎖是否已經(jīng)被同當(dāng)前核獲取過但沒有釋放,如果是的話,就進行鎖嵌套累加, 繼續(xù)執(zhí)行代碼,如果沒有被當(dāng)前核獲取過再進行下一步判斷;
掛起正在使用xx_GetLockInternal()的當(dāng)前核的中斷,確保當(dāng)前任務(wù)不被切換,也就是說不被高優(yōu)先級任務(wù)或者中斷任務(wù)打斷;
測試鎖的狀態(tài),該才做必須以原子操作訪問Spinlock的鎖標(biāo)志。
如果鎖狀態(tài)被本核占用則進行鎖嵌套,如果是其他核占用則首先釋放該核中斷, 然后重復(fù)執(zhí)行上面兩步測試鎖的狀態(tài),直到其他核釋放了鎖。如果鎖狀態(tài)為空閑, 則設(shè)置其為占用狀態(tài),這就成功地?fù)屨剂随i。
對于釋放鎖接口,其內(nèi)部的實現(xiàn)原理如下:
首先判斷是哪個核上的線程正在使用xx_ReleaseLockInternal();
判斷當(dāng)前鎖是否被該核占用,如果不是說明接口調(diào)用不匹配則復(fù)位,如果是則進行 下一步的判斷;
判斷鎖是否被本核嵌套, 如果是則嵌套次數(shù)減減, 如果沒有則清除鎖的狀態(tài);
釋放該核的中斷。
02.
Spinlock使用原則
所有臨界區(qū)代碼都需要加鎖保護,否則就達(dá)不到保護效果。也就是,訪問共享資源的多個任務(wù)需要協(xié)同工作共同加鎖才能保證不出錯。在實際寫代碼時,有時會忘掉這個,導(dǎo)致出現(xiàn)各種稀奇古怪的問題,并且很難排查。
Spinlock保護的代碼執(zhí)行時間要盡量短, 因為臨界區(qū)太大,持有時間太長,其他任務(wù)可能面臨長時間等待,降低了系統(tǒng)性能。
Spinlock 所保護的代碼在執(zhí)行過程中不能睡眠, 任務(wù)在持有自旋鎖時如果進入 Sleep狀態(tài),則可能導(dǎo)致死鎖。
審核編輯:劉清
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原文標(biāo)題:ETAS AUTOSAR中Spinlock學(xué)習(xí)筆記
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