0.driverbase-自旋锁（SpinLock）wrk代码分析

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简介自旋锁的注意点和自旋锁实现原型代码

自旋锁是一种轻量级的多处理器间的同步机制（对单处理器无效） :roll:

它要求所占用的时间尽可能短（一般不超过25ms），因为此时别的处理器正在高速运转并等待锁的释放，所以不能长时间占有

与其他相比，采用自旋锁的好处是：不会被中断或调度打断(它运行在DISPATCH_LEVEL上，不会被软中断)

自旋锁注意点：

1.被自旋锁保护的临界区代码执行时不能睡眠。单核处理器下，获取到锁的线程睡眠，若恰好此时CPU调度的另一个执行线程也需要获取这个锁，则会造成死锁；多核处理器下，若想获取锁的线程在同一个处理器下，同样会造成死锁，若位于另外的处理器，则会长时间占用CPU等待睡眠的线程释放锁，从而浪费CPU资源

2. 一定不要使自旋锁 (Spin Lock) 保持锁定状态的时间超过您的需要。 要使系统获得更好的总体性能，请不要使任何系统范围内有效的自旋锁的锁定时间超过 25 微秒

3.一定不要通过调用 KeReleaseSpinLockFromDpcLevel 来释放 KeAcquireSpinLock 所获取的自旋锁，因为这会使原始 IRQL 无法被还原

4.自旋锁锁定时，一定不要调用 IoStartNextPacket。 这将使系统死锁

5.自旋锁锁定时，一定不要调用 IoCompleteRequest。 这将使系统死锁

6.一定不要在取消例程中调用 IoAcquireCancelSpinLock，因为该例程被调用时已经获取了系统级的取消自旋锁

7.在自旋锁锁定时，一定不要调用驱动程序以外的代码，因为这会引起死锁
简单贴下WRK下自旋锁的实现代码：

1.初始化

FORCEINLINE
VOID
NTAPI
KeInitializeSpinLock (
__out PKSPIN_LOCK SpinLock
)
{
*SpinLock = 0;
}

KSPIN_LOCK SpinLock实际是一个操作系统相关的无符号整数，初始化，置为0，有信号状态

2.获取

//宏定义
#define KeAcquireSpinLock(SpinLock, OldIrql) \
*(OldIrql) = KeAcquireSpinLockRaiseToDpc(SpinLock)

-->
KIRQL KeAcquireSpinLockRaiseToDpc (__inout PKSPIN_LOCK SpinLock)
{
KIRQL OldIrql;

//提IRQL到DISPATCH_LEVEL,这样不会发生线程切换（线程调度也是在DISPATCH_LEVEL）
//单核下，由于线程不会被切换，自然就达到了互斥效果
OldIrql = KfRaiseIrql(DISPATCH_LEVEL);
KxAcquireSpinLock(SpinLock);
return OldIrql; //返回原始的IRQL
}
-->

VOID KxAcquireSpinLock (__inout PKSPIN_LOCK SpinLock)
{
if (InterlockedBitTestAndSet64((LONG64 *)SpinLock, 0))
{
KxWaitForSpinLockAndAcquire(SpinLock);
}
return;
}
-->InterlockedBitTestAndSet
BOOLEAN InterlockedBitTestAndSet (IN LONG *Base,IN LONG Bit)
{
__asm {
mov eax, Bit
mov ecx, Base

//lock指令是一种前缀，它可与其他指令联合，用来维持总线的锁存信号直到与其联合的指令执行完为止。当CPU与其他CPU协同工作时，该指令可避免破坏有用信息。
lock bts [ecx], eax//eax传入的是0，所以bts是把*SpinLock的第0位设置为1
setc al
};
}
-->
ULONG64 KxWaitForSpinLockAndAcquire (__inout PKSPIN_LOCK SpinLock)
{
ULONG64 SpinCount = 0;

// Wait for spin lock to become free.循环等待，直到SpinLock为0
do {
do {
KeYieldProcessor();
} while (*(volatile LONG64 *)SpinLock != 0);
} while(InterlockedBitTestAndSet64((LONG64 *)SpinLock, 0));

return SpinCount;
}

3. 释放

VOID KeReleaseSpinLock (__inout PKSPIN_LOCK SpinLock,
__in KIRQL OldIrql)
{
KxReleaseSpinLock(SpinLock);
KeLowerIrql(OldIrql);// 恢复IRQL
return;
}
-->
VOID KxReleaseSpinLock (__inout PKSPIN_LOCK SpinLock)
{
InterlockedAnd64((LONG64 *)SpinLock, 0);//释放时进行与操作设置其为0
return;
}