c - Linux页面错误内存中的互斥锁

Question

我在 linux 2.6 和位于 mmap 文件后备内存中的互斥量时遇到了一个奇怪的并发问题。它是一个闩锁管理器模块。页错误逻辑是否重新启动了一条完全包含锁定前缀的指令？它的行为就像它在重新启动时不包含锁定前缀一样。如果我在 mmap 调用中设置 MAP_LOCKED 属性，问题就会消失。有经验的人吗？

//  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

可能是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，并在实现您自己的自旋锁之前确保您的软件正常工作。错误可能出在其他地方。

该代码存在一些问题:

1. 混合访问 BtSpinLatch* latch 作为 BtSpinLatch 和 ushort 打破了导致未定义行为的别名规则。将 BtSpinLatch 设为 ushort 并坚持仅使用位掩码和移位访问位。
2. 当一个写者获得锁时，它会清除 pending 位，即使还有另一个 pending writer。
3. __sync_fetch... 内置函数已过时且过于昂贵，因为它们构成了完整的内存屏障，并且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. 位域位顺序是平台相关的。该代码采用低端位域。