自旋锁和信号灯有什么区别？

自旋锁和动作信号灯之间的基本区别是什么？

— 伦吉斯·G
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Linux

— 吉尔斯（Gilles）“所以，别再邪恶了”，2010年

@Gilles我也看过那个，但页面上唯一提及信号量的是沃伦评论道：“如果要知道自旋锁与信号量之间的区别，那就是另外一个问题。”

— Michael Mrozek

@Michael：好的，我认为那里的答案解决了要点，但您说对了，没有人明确指出信号量是其他类型的锁之一。

— 吉尔斯（Gilles）“所以，别再作恶了”

Linus Torvalds的解释：yarchive.net/comp/linux/semaphores.html

— myaut 2015年

stackoverflow.com/questions/195853/spinlock-versus-semaphore的副本我问的线程中存在许多很好的解释。

— iankits

Answers:

两者都管理有限的资源。我将首先描述二进制信号量（互斥体）和自旋锁之间的区别。

自旋锁执行繁忙的等待-即，它保持运行循环：

while (try_acquire_resource ());
...
release();

它执行非常轻量级的锁定/解锁，但是如果锁定线程被其他线程抢占（将尝试访问相同的资源），第二个线程将简单地尝试释放资源，直到耗尽CPU数量。

另一方面，互斥体的行为更像：

if (!try_lock()) {
    add_to_waiting_queue ();
    wait();
}
...
process *p = get_next_process_from_waiting_queue ();
p->wakeUp ();

因此，如果线程尝试获取被阻止的资源，它将被挂起，直到对它可用为止。锁定/解锁要沉重得多，但是等待是“自由”和“公平”的。

信号量是一种允许多次使用（从初始化开始就知道）的锁-例如，允许3个线程同时保存资源，但不得多。例如，它用于生产者/消费者问题或一般在队列中使用：

P(resources_sem)
resource = resources.pop()
...
resources.push(resources)
V(resources_sem)

— 马克西·皮耶乔卡
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好的解释，我只想强调一点。信号量与互斥量是一个接口问题：一个互斥量是否保留，而一个信号量最多由N个线程保持；互斥锁是N = 1的信号量的特例。自旋锁与其他类型的锁是实现问题：自旋锁不断尝试获取该锁，而其他类型则等待通知。在Linux内核上下文中，唯一具有spin实现的锁具有互斥锁接口。

— 吉尔斯（Gilles）“所以，别再邪恶了”，2010年

在Linux内核上下文中，唯一具有spin实现的锁具有互斥锁接口。我不明白这条线。您能对此进行扩展吗？

— 森

@Sen：他的意思是Linux中的自旋锁表现为二进制（无论是否已锁定）。可能有一个旋转锁表现为信号量。

— Maciej Piechotka 2011年

“但是，如果锁定线程被其他尝试访问同一资源的线程抢占，则第二个线程只是尝试释放资源，直到它耗尽CPU数量。”：但是Mutex仍然存在问题。如果具有更高优先级的任务需要访问资源该怎么办……它是否刚刚排队？最好使具有不同优先级的任务之间的资源共享无效。

— Hibou57

@ Hibou57：是的，它被阻止了，因为状态不一致，并且使用资源会产生“有趣”的效果（例如，低优先级线程正在向链表添加或从链表中删除某些内容）。该语句的要点是，如果线程被阻塞，则不会对其进行调度，因此它不会在线程等待自旋锁时消耗资源。锁定实时系统（尤其是硬系统）是另外一个话题，我没有足够的知识来回答它-但是，这些系统有时会实施优先级捐赠或其他技术。

— Maciej Piechotka

自旋锁用于不允许睡眠的中断环境中。它们以紧密的循环进行轮询，直到获取资源为止不执行其他操作。通常用于ISR，更加安全，高效。

信号量可用于可以正常睡眠的过程环境中。

— 卡皮尔
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这是我的快速答案：旋转锁和二进制信号量（管理只能由一件事使用的资源）几乎相同。它们的区别是自旋锁管理要运行的代码，而二进制信号量则管理某种形式的资源（例如cpu时间，显示输出）

但是，常规的信号量能够管理访问资源的多个线程，这些线程可以在多个线程之间进行分配，但是受到限制（例如，内存，网络带宽）

简而言之，自旋锁很可能会不断询问信号量是否可以使用资源。（想象一下一个孩子不得不上洗手间，等待别人洗完澡。）

资料来源：系统编程，操作系统和维基百科的简介

— 瓦尔巴卡
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