Que sont exactement les "spin-locks" ?

Question

Je me suis toujours demandé ce que c'était : chaque fois que j'en entends parler, des images d'appareils futuristes ressemblant à des volants d'inertie dansent (roulent ?) dans mon esprit...

Qu'est-ce que c'est ?

Answer 1

Lorsque vous utilisez des verrous ordinaires (mutex, sections critiques, etc.), le système d'exploitation place votre thread dans l'état WAIT et préempte en programmant d'autres threads sur le même noyau. Les performances s'en ressentent si le temps d'attente est très court, car votre thread doit maintenant attendre une préemption pour recevoir à nouveau du temps CPU.

En outre, les objets du noyau ne sont pas disponibles dans tous les états du noyau, par exemple dans un gestionnaire d'interruption ou lorsque la pagination n'est pas disponible, etc.

Les spinlocks ne provoquent pas de préemption mais attendent dans une boucle ("spin") que l'autre noyau libère le verrou. Cela empêche le thread de perdre son quantique et continuer dès que le verrou est libéré. Le mécanisme simple des spinlocks permet à un noyau de les utiliser dans presque tous les états.

C'est pourquoi, sur une machine à un seul cœur, un spinlock est simplement un "disable interrupts" ou un "raise IRQL" qui empêche complètement l'ordonnancement des threads.

En fin de compte, les spinlocks permettent aux noyaux d'éviter les "Big Kernel Lock" (un verrou acquis lorsque le cœur entre dans le noyau et libéré à la sortie) et de disposer d'un verrouillage granulaire sur les primitives du noyau, ce qui permet un meilleur multitraitement sur les machines multi-cœurs et donc de meilleures performances.

EDIT : Une question a été posée : "Est-ce que cela signifie que je devrais utiliser des spinlocks partout où c'est possible ?" et je vais essayer d'y répondre :

Comme je l'ai mentionné, les Spinlocks ne sont utiles que dans les cas où le temps d'attente prévu est inférieur à un quantum (lire : millisecondes) et où la préemption n'a pas beaucoup de sens (par exemple, les objets du noyau ne sont pas disponibles).

Si le temps d'attente est inconnu, ou si vous êtes en mode utilisateur, les Spinlocks ne sont pas efficaces. Vous consommez 100% du temps CPU sur le cœur en attente pendant que vous vérifiez si un spinlock est disponible. Vous empêchez les autres threads de s'exécuter sur ce noyau jusqu'à l'expiration de votre quantum. Ce scénario n'est réalisable que pour de courtes rafales au niveau du noyau et il est peu probable que ce soit une option pour une application en mode utilisateur.

Voici une question sur SO qui traite de ce sujet : Les spinlocks, quelle est leur utilité ?

Answer 2

Si une ressource est protégée par un verrou, un thread qui souhaite accéder à cette ressource doit d'abord acquérir le verrou. Si le verrou n'est pas disponible, le thread peut vérifier à plusieurs reprises si le verrou a été libéré. Pendant ce temps, le thread attend, vérifie le verrou, utilise le CPU, mais ne fait aucun travail utile. Un tel verrou est appelé verrou tournant.

Answer 3

Il s'agit plutôt d'une boucle qui se poursuit jusqu'à ce qu'une certaine condition soit remplie :

while(cantGoOn) {};

Answer 4

 while(something != TRUE ){};
 // it happend
 move_on();

Answer 5

Les SpinLocks sont ceux dans lesquels le thread attend que le verrou soit disponible. Ceci sera normalement utilisé pour éviter les surcharges liées à l'obtention des objets du noyau lorsqu'il y a une possibilité d'acquérir l'objet du noyau dans une petite période de temps.

Ex :

While(SpinCount-- && Kernel Object is not free)
{}

try acquiring Kernel object