Linux and Rt-linux on spinlock differences and usage considerations

1. Origin of Spinlock

Spin Lock: An Access Protection lock on a shared resource, which uses a "spin" loop to wait for a mutex to be acquired.

在Linux中，有多套spinlock操作接口。但是，实现机制并不相同。根据使用场景，实现机制可能是“自旋“，也可能不是”自旋”方式。这些实现机制的共通特点是：以不产生调度的方式，获取互斥锁。但是，在实时Linux(RtLinux)中，spinlock却是产生调度的。

2. Spinlock use

spinlock的不产生调度机制决定了用途：1、对共享数据的访问操作时间一定要短。不同系统对实时性要求不同，这个时间要求有差异，应该控制在5us以内。2、spinlock接口性能较高，适用在高频繁使用，但是冲突又少的场景。3、spinlock一般作为系统基础接口，保护共享资源。例如，mutex中含有的基础变量的保护，需要使用spinlock接口。

与mutex的差异： mutex是以可产生调度的方式保护共享资源。当一方占用资源时，另一方可挂起等待，能够释放CPU资源。mutex在单核、多核、普通Linux，RtLinux中，都能对共享资源保护，没有差异，接口统一。mutex只能在线程上下文中，在允许调度的环境中才能使用。

spinlock可在中断、线程、单核、多核等场景中使用。在不同的配置下，实现方式不同，不同的场景需要选择不同的接口，在Linux中使用最为广泛。Spinlock使用场景宽泛，接口数量和使用限制多，容易导致错误，一定要注意。

3, the difference of spinlock in different Linux environment

Interface	Linux Single Core	Linux Multi-core	Rt-linux
Spin_lock	Lock preemption	Lock preemption + spin mode lock variable	Mutex Amount
Spin_lock_irq	Lock Interrupt + lock preemption	Lock Interrupt + lock preemption + spin mode lock variable	Mutex Amount
Spin_lock_irqsave	Lock Interrupt + lock preemption	Lock Interrupt + lock preemption + spin mode lock variable	Mutex Amount
Spin_lock_bh	Lock Soft Interrupt	Lock soft Interrupt + spin mode lock variable	Lock Soft Interrupt + Mutex
Raw_spin_lock	Lock preemption	Lock preemption + spin mode lock variable	With Linux single-core or multi-core
Raw_spin_lock_irq	Lock Interrupt + lock preemption	Lock Interrupt + lock preemption + spin mode lock variable	With Linux single-core or multi-core
Raw_spin_lock_irqsave	Lock Interrupt + lock preemption	Lock Interrupt + lock preemption + spin mode lock variable	With Linux single-core or multi-core
Raw_spin_lock_bh	Lock Soft Interrupt	Lock soft Interrupt + spin mode lock variable	With Linux single-core or multi-core

3. Spinlock Usage Specification

普通linux：spin_lock：在线程间保持互斥保护spin_lock_irq:  在线程间、以及线程、中断、软中断间保持互斥同步Spin_lock_bh:  在线程间、以及线程和软中断间保持互斥同步

实时linux：spin_lock: 在线程间保持互斥同步spin_lock_irq:在线程间、以及线程、中断线程、软中断线程保持互斥同步spin_lock_bh: 在线程间、以及线程和软中断线程保持互斥同步raw_spin_lock_irq：在线程间、以及线程、中断、中断线程、软中断线程间保持互斥同步

' Blocking function ★★★★★ ' is not allowed in Spinlock's reserve

Linux and Rt-linux on spinlock differences and usage considerations