前一篇文章分析了Windows slim read/write lock的工作原理。我們知道它的設(shè)計(jì)相當(dāng)精妙，于是我們可以借鑒它的思路來設(shè)計(jì)linux下的讀寫鎖。

在這個(gè)讀寫鎖的設(shè)計(jì)上，需要注意的是linux和windows有以下幾點(diǎn)區(qū)別：

(1)windows使用的keyedevent機(jī)制需要使用linux下的機(jī)制代替。這里我們選用futex機(jī)制來模擬。linux下的futex機(jī)制對外表現(xiàn)為下面這個(gè)接口：

int futex(int *uaddr, int op, int val, const struct timespec *timeout, int *uaddr2, int val3)

但是由于沒有公開提供該接口，所有我們需要使用syscall來調(diào)用它，如下：

#define futex(addr1, op, val, rel, addr2, val3) \

syscall(SYS_futex, addr1, op, val, rel, addr2, val3)

#define futex_wait_always(addr1) \

syscall(SYS_futex, addr1, FUTEX_WAIT, *(int*)(addr1), 0, 0, 0)

#define futex_wake_single(addr1) \

syscall(SYS_futex, addr1, FUTEX_WAKE, 1, 0, 0, 0)

在這里我們主要使用單個(gè)線程死等和喚醒單個(gè)線程兩項(xiàng)操作。關(guān)于futex的其他知識可以參考搜索引擎，不再贅述。

(2)futex的wake機(jī)制和KeyedEvent有所區(qū)別。NtReleaseKeyedEvent喚醒等待線程時(shí)，如果此時(shí)尚不存在等待者，NtReleaseKeyedEvent會阻塞，直到有等待者出現(xiàn)。但是，通過在linux環(huán)境 “Linux version 3.2.0-23-generic? (gcc version 4.6.3 (Ubuntu/Linaro 4.6.3-1ubuntu4) ) #36-Ubuntu SMP Tue Apr 10 20:39:51 UTC 2012?”下?的測試，FUTEX_WAKE在沒有等待者的情況下任然會直接返回，不會等待，于是采用的下面的代碼模擬NtReleaseKeyedEvent。要注意到，FUTEX_WAKE的返回值是實(shí)際喚醒線程的個(gè)數(shù)，

while(1 != (futex_wake_single(tmp2)))

{

unsigned int n = 0;

RtlBackoff(&n);

}

(3)linux下的_mm_pause并不是真的調(diào)用了cpu的pause指令，而是用nop指令代替，這和VC的編譯結(jié)果是不一樣的，因此需要實(shí)現(xiàn)一個(gè)自己的__mm_pause:

__inline void __attribute__((__gnu_inline__, __always_inline__, __artificial__))

__mm_pause (void)

{

__asm__ __volatile__ ("pause" : : :"memory");

}

(4)關(guān)于函數(shù)局部變量要對齊到16字節(jié)的問題，在現(xiàn)在新版本的gcc編譯環(huán)境下可以不考慮，gcc默認(rèn)是對齊到16字節(jié)的。當(dāng)然也可以指定函數(shù)屬性，如下：

void __attribute__((force_align_arg_pointer)) RtlAcquireSRWLockExclusive(SRWLOCK* pSRWLock);

void __attribute__((force_align_arg_pointer)) RtlAcquireSRWLockShared(SRWLOCK* pSRWLock);

(5)VC提供的interlockedXXX系列函數(shù)相當(dāng)豐富，需要使用gcc提供的__syncXXXX系列的十來個(gè)函數(shù)來代替，相當(dāng)?shù)疤邸?/p>

由于原生態(tài)的讀寫鎖CRWLock不支持同一線程的遞歸鎖操作，所有增加了一個(gè)CRWLockRecur類，其中記錄了線程id用于實(shí)現(xiàn)遞歸鎖功能。CRWLock類的代碼經(jīng)過了30個(gè)線程1.5億次隨機(jī)加解鎖操作測試，能夠穩(wěn)定工作。好了下面貼出頭文件部分代碼，完整代碼比較長，就不貼了，可以到http://download.csdn.net/detail/yichigo/7603735下載參考，完全免費(fèi)。歡迎指正！

#ifndef __RW_LOCK_H__

#define __RW_LOCK_H__

#if defined(_WIN32) || defined(WIN32) || defined(_WIN64)

#if !defined(RWL_WINDOWS)

#define RWL_WINDOWS

#endif // WIN32 or _WIN32

#elif defined(__linux__) || defined(__linux)

#if !defined(RWL_LINUX)

#define RWL_LINUX

#endif

#endif // not RWL_WINDOWS

#ifdef RWL_WINDOWS

#include

#else

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#endif

#ifdef RWL_WINDOWS

#if !defined(ASSERT)

#define ASSERT(f) ((f) || (__debugbreak(),0))

#endif

#else /// linux

#define ASSERT assert

//

// int futex(int *uaddr, int op, int val, const struct timespec *timeout, int *uaddr2, int val3);

#define futex(addr1, op, val, rel, addr2, val3) \

syscall(SYS_futex, addr1, op, val, rel, addr2, val3)

#define futex_wait_always(addr1) \

syscall(SYS_futex, addr1, FUTEX_WAIT, *(int*)(addr1), 0, 0, 0)

#define futex_wake_single(addr1) \

syscall(SYS_futex, addr1, FUTEX_WAKE, 1, 0, 0, 0)

//

// linux下的_mm_pause不是真正的pause

// 自己實(shí)現(xiàn)一個(gè)

__inline void __attribute__((__gnu_inline__, __always_inline__, __artificial__))

__mm_pause (void)

{

__asm__ __volatile__ ("pause" : : :"memory");

}

#define SRWLockSpinCount 1024

#define Busy_Lock1// 已經(jīng)有人獲取了鎖

#define Wait_Lock2// 有人等待鎖

#define Release_Lock4// 說明已經(jīng)有人釋放一次鎖

#define Mixed_Lock8// 共享鎖、獨(dú)占鎖并存

#define EXTRACT_ADDR(s)((s) & (~0xf)) // 去掉低4位

#endif

#ifdef RWL_WINDOWS

class CRWLock

{

public:

CRWLock();

~CRWLock();

void ExclusiveLock();

void SharedLock();

void ReleaseExclusiveLock();

void ReleaseSharedLock();

private:

SRWLOCK m_SRWLock;

};

#else /// linux

class CRWLock

{

struct SRWLOCK {

size_t Ptr;

};

struct _SyncItem

{

int ifutex;

_SyncItem* back;

_SyncItem* notify;

_SyncItem* next;

size_t shareCount;

size_t flag;

};

public:

CRWLock();

~CRWLock();

void ExclusiveLock();

void SharedLock();

void ReleaseExclusiveLock();

void ReleaseSharedLock();

private:

void RtlInitializeSRWLock(SRWLOCK* pSRWLock);

void __attribute__((force_align_arg_pointer)) RtlAcquireSRWLockExclusive(SRWLOCK* pSRWLock);

void __attribute__((force_align_arg_pointer)) RtlAcquireSRWLockShared(SRWLOCK* pSRWLock);

void RtlReleaseSRWLockExclusive(SRWLOCK* pSRWLock);

void RtlReleaseSRWLockShared(SRWLOCK *pSRWLock);

void RtlpWakeSRWLock(SRWLOCK* pSRWLock, size_t st);

void RtlBackoff(unsigned int *pCount);

void RtlpOptimizeSRWLockList(SRWLOCK* pSRWLock, size_t st);

private:

SRWLOCK m_SRWLock;

};

#endif

//

//

// 增加一個(gè)獲取獨(dú)占鎖線程id記錄

// 實(shí)現(xiàn)獨(dú)占鎖遞歸支持

//

class CRWLockRecur : public CRWLock

{

public:

CRWLockRecur()

{

m_tid = -1;

m_nRecursion = 0;

}

~CRWLockRecur()

{

}

void OwnLock()

{

if (m_tid != GetTid())

{

ExclusiveLock();

m_tid = GetTid();

}

m_nRecursion++;

}

void ShareLock()

{

SharedLock();

}

void UnOwnLock()

{

m_nRecursion--;

if (0 == m_nRecursion)

{

m_tid = 0;

ReleaseExclusiveLock();

}

}

void UnShareLock()

{

ReleaseSharedLock();

}

private:

size_t GetTid()

{

#ifdef RWL_WINDOWS

return GetCurrentThreadId();

#else

return pthread_self();

#endif

}

private:

size_t m_tid;

unsigned int m_nRecursion;

};

#endif

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的linux 进程 读写锁,linux 下实现高性能读写锁（read/write lock）的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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