> For the complete documentation index, see [llms.txt](https://book.bsdcn.org/llms.txt). Markdown versions of documentation pages are available by appending `.md` to page URLs; this page is available as [Markdown](https://book.bsdcn.org/arch-handbook/di-yi-bu-fen-nei-he/di-2-zhang-nei-he-zhong-de-suo.md). # 第 2 章 内核中的锁 *本章由 FreeBSD 下一代 SMP 项目维护。* 本文档概述了 FreeBSD 内核中用于实现有效多处理的锁机制。锁定可以通过多种方式实现。数据结构可以通过互斥锁（mutex）或 [lockmgr(9)](https://man.freebsd.org/cgi/man.cgi?query=lockmgr\&sektion=9\&format=html) 锁来保护。少数变量则仅通过始终使用原子操作访问来获得保护。 ## 2.1. 互斥锁（Mutexes） 互斥锁（mutex）仅仅是用来保证互斥性的锁。具体来说，互斥锁一次只能由一个实体持有。如果其他实体希望获取已被持有的互斥锁，它必须等待该互斥锁释放。在 FreeBSD 内核中，互斥锁由进程持有。 互斥锁可以递归获取，但旨在短时间持有。具体来说，持有互斥锁时不能休眠。如果需要在休眠期间持有锁，请使用 [lockmgr(9)](https://man.freebsd.org/cgi/man.cgi?query=lockmgr\&sektion=9\&format=html) 锁。 每个互斥锁有几个重要属性： * **变量名**：内核源代码中 `struct mtx` 变量的名称。 * **逻辑名称**：通过 `mtx_init` 分配给它的互斥锁名称。此名称会显示在 KTR 跟踪消息和 witness 错误及警告中，用于区分 witness 代码中的互斥锁。 * **类型**：互斥锁的类型，使用 `MTX_*` 标志表示。每个标志的含义与 [mutex(9)](https://man.freebsd.org/cgi/man.cgi?query=mutex\&sektion=9\&format=html) 中所述含义相关。 * `MTX_DEF`：睡眠互斥锁 * `MTX_SPIN`：自旋互斥锁 * `MTX_RECURSE`：此互斥锁允许递归 * **保护对象**：此条目所保护的数据结构或数据结构成员的列表。对于数据结构成员，名称格式为 `结构体名.成员名`。 * **依赖函数**：只有在持有此互斥锁时，才能调用的函数。 ### 表 1. 互斥锁列表 | 变量名 | 逻辑名称 | 类型 | 保护对象 | 依赖函数 | | ----------------- | -------------- | --------------------------- | -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- | ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- | | **sched\_lock** | "sched lock" | `MTX_SPIN` \| `MTX_RECURSE` | `_gmonparam`, `cnt.v_swtch`, `cp_time`, `curpriority`, `mtx`.`mtx_blocked`, `mtx`.`mtx_contested`, `proc`.`p_procq`, `proc`.`p_slpq`, `proc`.`p_sflag`, `proc`.`p_stat`, `proc`.`p_estcpu`, `proc`.`p_cpticks`, `proc`.`p_pctcpu`, `proc`.`p_wchan`, `proc`.`p_wmesg`, `proc`.`p_swtime`, `proc`.`p_slptime`, `proc`.`p_runtime`, `proc`.`p_uu`, `proc`.`p_su`, `proc`.`p_iu`, `proc`.`p_uticks`, `proc`.`p_sticks`, `proc`.`p_iticks`, `proc`.`p_oncpu`, `proc`.`p_lastcpu`, `proc`.`p_rqindex`, `proc`.`p_heldmtx`, `proc`.`p_blocked`, `proc`.`p_mtxname`, `proc`.`p_contested`, `proc`.`p_priority`, `proc`.`p_usrpri`, `proc`.`p_nativepri`, `proc`.`p_nice`, `proc`.`p_rtprio`, `pscnt`, `slpque`, `itqueuebits`, `itqueues`, `rtqueuebits`, `rtqueues`, `queuebits`, `queues`, `idqueuebits`, `idqueues`, `switchtime`, `switchticks` | `setrunqueue`, `remrunqueue`, `mi_switch`, `chooseproc`, `schedclock`, `resetpriority`, `updatepri`, `maybe_resched`, `cpu_switch`, `cpu_throw`, `need_resched`, `resched_wanted`, `clear_resched`, `aston`, `astoff`, `astpending`, `calcru`, `proc_compare` | | **vm86pcb\_lock** | "vm86pcb lock" | `MTX_DEF` | `vm86pcb` | `vm86_bioscall` | | Giant | "Giant" | `MTX_DEF` \| `MTX_RECURSE` | 几乎所有内容 | 很多 | | **callout\_lock** | "callout lock" | `MTX_SPIN` \| `MTX_RECURSE` | `callfree`, `callwheel`, `nextsoftcheck`, `proc`.`p_itcallout`, `proc`.`p_slpcallout`, `softticks`, `ticks` | | ## 2.2. 共享独占锁（Shared Exclusive Locks） 这些锁提供基本的读写锁类型功能，可以由睡眠中的进程持有。目前由 [lockmgr(9)](https://man.freebsd.org/cgi/man.cgi?query=lockmgr\&sektion=9\&format=html) 提供支持。 ### 表 2. 共享独占锁列表 | 变量名 | 保护对象 | | --------------- | -------------------------------------------------------------------------------- | | `allproc_lock` | `allproc`, `zombproc`, `pidhashtbl`, `proc`.`p_list`, `proc`.`p_hash`, `nextpid` | | `proctree_lock` | `proc`.`p_children`, `proc`.`p_sibling` | ## 2.3. 原子保护变量（Atomically Protected Variables） 原子保护变量是一种特殊的变量，不通过显式锁保护，而是其所有数据访问都使用 [atomic(9)](https://man.freebsd.org/cgi/man.cgi?query=atomic\&sektion=9\&format=html) 中所述的特殊原子操作。以这种方式处理的变量很少，尽管其他同步原语（如互斥锁）是通过原子保护变量实现的。 * `mtx`.`mtx_lock` --- # Agent Instructions This documentation is published with GitBook. GitBook is the documentation platform designed so that both humans and AI agents can read, navigate, and reason over technical content effectively. Learn more at gitbook.com. ## Querying This Documentation If you need additional information that is not directly available in this page, you can query the documentation dynamically by asking a question. Perform an HTTP GET request on the current page URL with the `ask` query parameter, and the optional `goal` query parameter: ``` GET https://book.bsdcn.org/arch-handbook/di-yi-bu-fen-nei-he/di-2-zhang-nei-he-zhong-de-suo.md?ask=&goal= ``` `ask` is the immediate question: it should be specific, self-contained, and written in natural language. `goal` is optional and describes the broader end goal you are ultimately trying to accomplish on behalf of the user. GitBook uses it to tailor the answer towards what is most useful for that goal. 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