nginx讀寫鎖的實現邏輯

藍隊云小課堂：

我們一般認為nginx是一個多進程單線程的應用服務，雖然nginx在一個worker進程內是沒有數據競爭問題的（因為是單線程），但是不免nginx在多個進程間還有一些需要共享的數據，譬如ngx_http_upstream_zone_module模塊將peers數據放在了共享內存中供多個worker進程來使用，又譬如ngx_http_limit_conn_module模塊將并發連接數限制也放在了共享內存中，諸如此類的，自然會涉及到共享內存訪問的互斥鎖的問題，本文對nginx實現的互斥鎖進行分析，通過分析學習nginx的實現代碼，以便將來可以應用到自己的日常應用程序中去。

nginx的讀寫鎖實現邏輯是通過自旋鎖來實現的。

nginx一共實現了以下幾個api函數：

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用來加寫鎖，ngx_rwlock_rlock用來加讀鎖，ngx_rwlock_unlock用來對加的鎖進行釋放，ngx_rwlock_downgrade對寫鎖進行降級為讀鎖。

鎖變量是ngx_atomic_t類型，對應的就是一個unsigned long的類型。

以下是ngx_rwlock_wlock的實現代碼：

void

ngx_rwlock_wlock(ngx_atomic_t *lock)

{

    ngx_uint_t  i, n;

    for ( ;; ) {

                 /* 如果*lock的值是0表示現在沒有加任何讀寫鎖

                    ngx_atomic_cmp_set比較如果是lock是0,則將其設置為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) {

                         /* 對于多cpu的情況需要進行自旋加鎖檢測 */

            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，調度到其他進程 */

        ngx_sched_yield();

    }

}

以下是ngx_rwlock_rlock的實現代碼：

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表示現在沒有加寫鎖，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) {

            /* 對于多cpu的情況需要進行自旋加鎖檢測 */

            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，調度到其他進程 */

        ngx_sched_yield();

    }

}

以下是ngx_rwlock_unlock的實現代碼：

void

ngx_rwlock_unlock(ngx_atomic_t *lock)

{

    if (*lock == NGX_RWLOCK_WLOCK) {

        /* 如果是寫鎖定了，那么將*lock置為0,表示沒有加任何鎖了*/

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

    } else {

        /*如果當前是讀鎖定了，那么只是將*lock-1，表示少了一個讀者 */

        (void) ngx_atomic_fetch_add(lock, -1);

    }

}

以下是ngx_rwlock_downgrade的實現代碼：

void

ngx_rwlock_downgrade(ngx_atomic_t *lock)

{

        /* 如果當前是加上了寫鎖的，因為肯定沒有讀者，將自己變為讀者，所以只有1個讀者，

           因此將*lock設置為1

        */

    if (*lock == NGX_RWLOCK_WLOCK) {

        *lock = 1;

    }

}

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