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리눅스 커널의 내용중에 spin lock에 대해 질문드립니다.

interoasis의 이미지
글쓴이: interoasis / 작성시간: 수, 2011/07/20 - 4:03오후

이쪽부분은 난생 처음 공부해보는거라 종종 이해안되는 내용들이 많습니다.
그중에서 이건 spin lock에 대한 내용인데

when a process finds the lock closed by another process, it "spins" around repeatedly, executing a tight instruction loop until the lock becomes open.

여기서 "spins" 돈다는게 정확히 어떤 동작인지 잘 이해가 가지 않습니다. tight instruction loop라는건 뭔가 쉴새없이 도는 루프라는 뜻같은데요. 이 부분에 대해서 답변좀 부탁드리겠습니다.

p.s : 한가지만 더 질문드리자면 uniprocessor environment에서 kernel control path가 lock돼있는 data structure에 액세스하려고하면 무한루프를 돈다고 하는데 이건 왜이런건가요? data structure는 스스로 lock을 오픈할 수 없는건가요?

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프로그래밍 QnA
익명 사용자의 이미지

글쓴이: 익명 사용자 / 작성시간: 수, 2011/07/20 - 4:45오후

unlock될 때까지 계속해서 반복(spins around repeatly)하게 만드는 lock이라는 뜻에서 spinlock이라고 불리는 것 같습니다.

익명 사용자의 이미지

글쓴이: 익명 사용자 / 작성시간: 토, 2011/07/23 - 1:01오후

세마포와 비교하면 그 의미를 더 쉽게 알 수 있습니다.

- 세마포: 록 획득을 시도하다 실패하면 (명시적인) 스케쥴링이 일어나고 현재 프로세스는 잠이 들게 됩니다.
- spin lock: 록을 시도하기 전에 preemption disable을 하므로 스케쥴링이 발생하지 않습니다.
그래서 록의 획득성공 및 반환하기 전까지 CPU을 점유하게 됩니다.

busy waiting을 wikepedia에서 찾아보니 spinning과 동일한 의미로 쓰이는 군요.

wariua의 이미지

글쓴이: wariua / 작성시간: 수, 2011/07/27 - 6:17오전

윗분(들?) 말씀 대로, spinning은 busy waiting입니다.

while (lock_is_held(&lock))
    /* do nothing */;

p.s의 질문에 대한 답은 질문 원문과 문맥이 있으면 좀 더 확실할 것 같기는 한데...

어떤 자료 구조에 락이 걸려 있는 상태에서 또 다른 CPU(에서 실행되는 커널 코드)가 다시 spinlock을 잡으려고 하는 상황을 얘기하는 것 같습니다.

다중 프로세서 환경에서라면 락을 잡으려는 CPU가 spinning을 하고 있는 동안에도 다른 CPU에서 실행이 계속 이뤄집니다. 실행되는 코드 가운데에는 그 락을 풀어주는 루틴도 있을 것이고, 그러면 뺑뺑이 돌던 CPU가 락을 잡을 수 있게 됩니다.

하지만 단일 프로세서 환경이라면 CPU가 spinning을 하기 시작하면 그 락을 풀어줄 다른 CPU가 없습니다! 바로 무한루프입니다.

$PWD `date`

익명 사용자의 이미지

글쓴이: 익명 사용자 / 작성시간: 목, 2011/07/28 - 2:36오후


spin_lock은 윗분의 어떤 분이 답변 하신 것처럼 또 다른 말로 busy waiting이라고도 합니다. spin lock은 기본적으로 SMP(Symmetric Multi Processor)환경에서 동작하는 경우에 사용하는 locking 매커니즘입니다. 즉 하나의 cpu에서 spin lock을 점유한 상황에서 다른 cpu에서 같은 lock을 점유하려고 할 때 lock이 풀렸는지 루프를 돌면서 계속적으로 확인합니다.

그리고 PS에 남겨주신 질문 역시 spin lock에 대한 것이 맞나요? 그렇다는 가정하에 답변 드리면, 일단 linux kernel의 경우 non preemptive kernel로 알고 있습니다. 즉 현재 process가 cpu에게 제어권을 주지 않는이상 선점하지 못한다는 의미입니다.(물론 kernel configuration을 변경하면 preemptive 환경으로 구동 가능하지요~! 기본적으론 non preemptive로 알고 있습니다.) 즉 lock이 이미 소유된 상황에서 다른 kernel thread가 해당 lock을 소유하려고 한다면, 앞서 말씀 드렸듯이 lock을 획득하기 전까지 cpu에서 제어를 넘기지 않겠지요. 즉 lock을 제거해야 할 kernel thread가 동작하지 않게 되기 때문에, 루프는 무한으로 돌게 되는 것이지요. 따라서 무한루프라고 한 것입니다. 다만, SMP 환경이 아닌 경우 spin lock은 do {} while( 0 )으로 처리되어서 아무짓도 안하도록 구현된 것으로 알고 있습니다. 물론 코드 구현하실 경우 SMP냐 아니냐에 따라서 구현하시는게 가장 좋겠지만, spin lock을 사용한다고 해서 dead lock이 발생하진 않을 것입니다.

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