linux读写锁源码解析

读写锁是用于多线程环境下保护共享资源的一种机制。在 Linux 内核中，读写锁的实现是基于 spinlock 和原子操作的。下面我将简单介绍一下 Linux 内核中读写锁的源码实现。

读写锁的定义：

typedef struct {
    raw_rwlock_t raw_lock;
} rwlock_t;

其中，raw_rwlock_t 是一个原始读写锁类型，它是由内核提供的一个结构体类型，定义在 include/linux/spinlock_types.h 文件中。

raw_rwlock_t 的定义：

typedef struct {
    arch_rwlock_t raw_lock;
} raw_rwlock_t;

typedef struct {
    unsigned int lock;
} arch_rwlock_t;

其中，arch_rwlock_t 是一个体系结构相关的原始读写锁类型，它的实现由不同的处理器架构提供。

下面是 x86_64 架构下的 arch_rwlock_t 实现：

struct __arch_rwlock {
    unsigned int lock;
};

typedef struct __arch_rwlock arch_rwlock_t;

可以看到，在 x86_64 架构下，arch_rwlock_t 只包含一个 unsigned int 类型的 lock 成员变量，用于存储锁状态。

读写锁的初始化：

void rwlock_init(rwlock_t *lock)
{
    raw_spin_lock_init(&lock->raw_lock.spinlock);
    atomic_long_set(&lock->raw_lock.rw_sem, 0);
}

其中，raw_spin_lock_init() 用于初始化写锁，atomic_long_set() 用于初始化读计数器。

读锁的获取：

void read_lock(rwlock_t *lock)
{
    while (1) {
        long count = atomic_long_read(&lock->raw_lock.rw_sem);
        if (count >= 0) {
            if (atomic_long_cmpxchg(&lock->raw_lock.rw_sem, count, count + 1) == count) {
                break;
            }
        } else {
            cpu_relax();
        }
    }
    raw_spin_lock(&lock->raw_lock.spinlock);
}

其中，atomic_long_read() 用于读取读计数器的值，如果值大于等于 0，则表示读锁可用，此时使用 atomic_long_cmpxchg() 原子操作来增加读计数器并获取读锁；如果值小于 0，则表示有写锁在使用，此时使用 cpu_relax() 函数等待写锁释放。

读锁的释放：

void read_unlock(rwlock_t *lock)
{
    raw_spin_unlock(&lock->raw_lock.spinlock);
    atomic_long_dec(&lock->raw_lock.rw_sem);
}

其中，raw_spin_unlock() 用于释放写锁，atomic_long_dec() 用于减少读计数器的值。

写锁的获取：

void write_lock(rwlock_t *lock)
{
    raw_spin_lock(&lock->raw_lock.spinlock);
    while (1) {
        long count = atomic_long_read(&lock->raw_lock.rw_sem);
        if (count == 0) {
            if (atomic_long_cmpxchg(&lock->raw_lock.rw_sem, 0, -1) == 0) {
                break;
            }
        } else {
            cpu_relax();
        }
    }
}

其中，raw_spin_lock() 用于获取写锁，atomic_long_read() 用于读取读计数器的值，如果值等于 0，则表示读锁未被使用，此时使用 atomic_long_cmpxchg() 原子操作将读计数器的值修改为 -1 并获取写锁；如果值大于 0，则表示有读锁在使用，此时使用 cpu_relax() 函数等待读锁释放。

写锁的释放：

void write_unlock(rwlock_t *lock)
{
    atomic_long_set(&lock->raw_lock.rw_sem, 0);
    raw_spin_unlock(&lock->raw_lock.spinlock);
}

其中，atomic_long_set() 用于将读计数器的值设为 0，raw_spin_unlock() 用于释放写锁。

以上就是 Linux 内核中读写锁的源码实现。值得注意的是，在多处理器环境下，读写锁的实现可能会涉及到更复杂的机制，例如写者优先等待、读者优先等待等。