Спин-блокировка — это механизм синхронизации, используемый в операционных системах для защиты общих ресурсов от одновременного доступа нескольких потоков или процессов. Это форма ожидания занятости, при которой поток непрерывно опрашивает блокировку, пока она не станет доступной, вместо того, чтобы передавать ресурсы ЦП другим потокам.
Вот несколько методов, обычно используемых со спин-блокировками в операционных системах:
-
Спин-блокировка билета. Этот метод присваивает каждому потоку номер билета, и потоки вращаются по своему собственному номеру билета, пока не наступит их очередь получить доступ к блокировке.
-
Спин-блокировка CLH: Спин-блокировка Крейга, Ландина и Хагерстена (CLH) — это тип спин-блокировки, который позволяет избежать ненужного трафика, приводящего к недействительности кэша между процессорами. Он использует подход на основе очередей, при котором потоки вращаются вокруг локальной переменной, пока не наступит их очередь доступа к блокировке.
-
Спин-блокировка MCS. Спин-блокировка Меллора-Крамми и Скотта (MCS) – это еще один тип спин-блокировки, который уменьшает конфликты в кэше. Он использует структуру связанного списка, в которой потоки вращаются на своем собственном узле, пока не придет их очередь получить доступ к замку.
-
Спин-блокировка TAS (Test-and-Set): Спин-блокировка Test-and-Set — это простая и широко используемая реализация спин-блокировки. Он основан на атомарной операции, которая устанавливает для переменной блокировки определенное значение и возвращает ее предыдущее значение. Потоки постоянно проверяют эту переменную блокировки, пока она не станет доступной.
-
Спин-блокировка TTAS (Test-and-Test-and-Set). Спин-блокировка Test-and-Test-and-Set является усовершенствованием спин-блокировки TAS. Сначала он проверяет переменную блокировки, не изменяя ее, и только если она оказывается разблокированной, он выполняет операцию «Тестирование и установка». Это помогает уменьшить конфликты на шине.
-
Спин-блокировка возврата. Спин-блокировки возврата предназначены для уменьшения конфликтов за счет введения задержки, когда блокировка недоступна немедленно. Вместо непрерывного вращения поток останавливается, задерживаясь на короткое время, прежде чем повторить попытку.
-
Адаптивная спин-блокировка. Адаптивные спин-блокировки динамически корректируют свое поведение в зависимости от уровня конкуренции. Они могут начаться с вращения и перейти к другим примитивам синхронизации, таким как семафоры или мьютексы, если конкуренция высока.