nginx讀寫(xiě)鎖的實(shí)現(xiàn)邏輯

藍(lán)隊(duì)云小課堂：

我們一般認(rèn)為nginx是一個(gè)多進(jìn)程單線程的應(yīng)用服務(wù)，雖然nginx在一個(gè)worker進(jìn)程內(nèi)是沒(méi)有數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題的（因?yàn)槭菃尉€程），但是不免nginx在多個(gè)進(jìn)程間還有一些需要共享的數(shù)據(jù)，譬如ngx_http_upstream_zone_module模塊將peers數(shù)據(jù)放在了共享內(nèi)存中供多個(gè)worker進(jìn)程來(lái)使用，又譬如ngx_http_limit_conn_module模塊將并發(fā)連接數(shù)限制也放在了共享內(nèi)存中，諸如此類的，自然會(huì)涉及到共享內(nèi)存訪問(wèn)的互斥鎖的問(wèn)題，本文對(duì)nginx實(shí)現(xiàn)的互斥鎖進(jìn)行分析，通過(guò)分析學(xué)習(xí)nginx的實(shí)現(xiàn)代碼，以便將來(lái)可以應(yīng)用到自己的日常應(yīng)用程序中去。

nginx的讀寫(xiě)鎖實(shí)現(xiàn)邏輯是通過(guò)自旋鎖來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

nginx一共實(shí)現(xiàn)了以下幾個(gè)api函數(shù)：

void ngx_rwlock_wlock(ngx_atomic_t *lock);

void ngx_rwlock_rlock(ngx_atomic_t *lock);

void ngx_rwlock_unlock(ngx_atomic_t *lock);

void ngx_rwlock_downgrade(ngx_atomic_t *lock);

ngx_rwlock_wlock用來(lái)加寫(xiě)鎖，ngx_rwlock_rlock用來(lái)加讀鎖，ngx_rwlock_unlock用來(lái)對(duì)加的鎖進(jìn)行釋放，ngx_rwlock_downgrade對(duì)寫(xiě)鎖進(jìn)行降級(jí)為讀鎖。

鎖變量是ngx_atomic_t類型，對(duì)應(yīng)的就是一個(gè)unsigned long的類型。

以下是ngx_rwlock_wlock的實(shí)現(xiàn)代碼：

void

ngx_rwlock_wlock(ngx_atomic_t *lock)

{

    ngx_uint_t  i, n;

    for ( ;; ) {

                 /* 如果*lock的值是0表示現(xiàn)在沒(méi)有加任何讀寫(xiě)鎖

                    ngx_atomic_cmp_set比較如果是lock是0,則將其設(shè)置為NGX_RWLOCK_WLOCK

                    表示加鎖成功，可以返回了

                 */

        if (*lock == 0 && ngx_atomic_cmp_set(lock, 0, NGX_RWLOCK_WLOCK)) {

            return;

        }

        if (ngx_ncpu > 1) {

                         /* 對(duì)于多cpu的情況需要進(jìn)行自旋加鎖檢測(cè) */

            for (n = 1; n < NGX_RWLOCK_SPIN; n <<= 1) {

                for (i = 0; i < n; i++) {

                    ngx_cpu_pause();

                }

                if (*lock == 0

                    && ngx_atomic_cmp_set(lock, 0, NGX_RWLOCK_WLOCK))

                {

                    return;

                }

            }

        }

                 /* 通知os將自己切出，調(diào)度到其他進(jìn)程 */

        ngx_sched_yield();

    }

}

以下是ngx_rwlock_rlock的實(shí)現(xiàn)代碼：

void

ngx_rwlock_rlock(ngx_atomic_t *lock)

{

    ngx_uint_t         i, n;

    ngx_atomic_uint_t  readers;

    for ( ;; ) {

        readers = *lock;

                 /* 如果*lock的值不是NGX_RWLOCK_WLOCK表示現(xiàn)在沒(méi)有加寫(xiě)鎖，則可以嘗試獲取讀鎖，

                    ngx_atomic_cmp_set比較如果是lock和之前保存的readers一致,

                    則將其設(shè)置為readers+1,表示加鎖成功，可以返回了

                 */

        if (readers != NGX_RWLOCK_WLOCK

            && ngx_atomic_cmp_set(lock, readers, readers + 1))

        {

            return;

        }

        if (ngx_ncpu > 1) {

            /* 對(duì)于多cpu的情況需要進(jìn)行自旋加鎖檢測(cè) */

            for (n = 1; n < NGX_RWLOCK_SPIN; n <<= 1) {

                for (i = 0; i < n; i++) {

                    ngx_cpu_pause();

                }

                readers = *lock;

                if (readers != NGX_RWLOCK_WLOCK

                    && ngx_atomic_cmp_set(lock, readers, readers + 1))

                {

                    return;

                }

            }

        }

         /* 通知os將自己切出，調(diào)度到其他進(jìn)程 */

        ngx_sched_yield();

    }

}

以下是ngx_rwlock_unlock的實(shí)現(xiàn)代碼：

void

ngx_rwlock_unlock(ngx_atomic_t *lock)

{

    if (*lock == NGX_RWLOCK_WLOCK) {

        /* 如果是寫(xiě)鎖定了，那么將*lock置為0,表示沒(méi)有加任何鎖了*/

        (void) ngx_atomic_cmp_set(lock, NGX_RWLOCK_WLOCK, 0);

    } else {

        /*如果當(dāng)前是讀鎖定了，那么只是將*lock-1，表示少了一個(gè)讀者 */

        (void) ngx_atomic_fetch_add(lock, -1);

    }

}

以下是ngx_rwlock_downgrade的實(shí)現(xiàn)代碼：

void

ngx_rwlock_downgrade(ngx_atomic_t *lock)

{

        /* 如果當(dāng)前是加上了寫(xiě)鎖的，因?yàn)榭隙](méi)有讀者，將自己變?yōu)樽x者，所以只有1個(gè)讀者，

           因此將*lock設(shè)置為1

        */

    if (*lock == NGX_RWLOCK_WLOCK) {

        *lock = 1;

    }

}

更多小知識(shí)，可聯(lián)系藍(lán)隊(duì)云一起探討。