nginx读写锁的实现逻辑

我们一般认为nginx是一个多进程单线程的应用服务，虽然nginx在一个worker进程内是没有数据竞争问题的（因为是单线程），但是不免nginx在多个进程间还有一些需要共享的数据，譬如ngx_http_upstream_zone_module模块将peers数据放在了共享内存中供多个worker进程来使用，又譬如ngx_http_limit_conn_module模块将并发连接数限制也放在了共享内存中，诸如此类的，自然会涉及到共享内存访问的互斥锁的问题，本文对nginx实现的互斥锁进行分析，通过分析学习nginx的实现代码，以便将来可以应用到自己的日常应用程序中去。

nginx的读写锁实现逻辑是通过自旋锁来实现的。

nginx一共实现了以下几个api函数：

c 复制代码

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用来加写锁，ngx_rwlock_rlock用来加读锁，ngx_rwlock_unlock用来对加的锁进行释放，ngx_rwlock_downgrade对写锁进行降级为读锁。

锁变量是ngx_atomic_t类型，对应的就是一个unsigned long的类型。

以下是ngx_rwlock_wlock的实现代码：

c 复制代码

void
ngx_rwlock_wlock(ngx_atomic_t *lock)
{
    ngx_uint_t  i, n;

    for ( ;; ) {
		/* 如果*lock的值是0表示现在没有加任何读写锁
		   ngx_atomic_cmp_set比较如果是lock是0,则将其设置为NGX_RWLOCK_WLOCK
		   表示加锁成功，可以返回了
		*/
        if (*lock == 0 && ngx_atomic_cmp_set(lock, 0, NGX_RWLOCK_WLOCK)) {
            return;
        }

        
        if (ngx_ncpu > 1) {
        
			/* 对于多cpu的情况需要进行自旋加锁检测 */
            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将自己切出，调度到其他进程 */
        ngx_sched_yield();
    }
}

以下是ngx_rwlock_rlock的实现代码：

c 复制代码

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表示现在没有加写锁，则可以尝试获取读锁，
		   ngx_atomic_cmp_set比较如果是lock和之前保存的readers一致,
		   则将其设置为readers+1,表示加锁成功，可以返回了
		*/
		
        if (readers != NGX_RWLOCK_WLOCK
            && ngx_atomic_cmp_set(lock, readers, readers + 1))
        {
            return;
        }

        if (ngx_ncpu > 1) {
            /* 对于多cpu的情况需要进行自旋加锁检测 */
            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将自己切出，调度到其他进程 */
        ngx_sched_yield();
    }
}

以下是ngx_rwlock_unlock的实现代码：

c 复制代码

void
ngx_rwlock_unlock(ngx_atomic_t *lock)
{
    if (*lock == NGX_RWLOCK_WLOCK) {
        /* 如果是写锁定了，那么将*lock置为0,表示没有加任何锁了*/
        (void) ngx_atomic_cmp_set(lock, NGX_RWLOCK_WLOCK, 0);
    } else {
        /*如果当前是读锁定了，那么只是将*lock-1，表示少了一个读者 */
        (void) ngx_atomic_fetch_add(lock, -1);
    }
}

以下是ngx_rwlock_downgrade的实现代码：

c 复制代码

void
ngx_rwlock_downgrade(ngx_atomic_t *lock)
{
	/* 如果当前是加上了写锁的，因为肯定没有读者，将自己变为读者，所以只有1个读者，
	   因此将*lock设置为1
	*/
    if (*lock == NGX_RWLOCK_WLOCK) {
        *lock = 1;
    }
}