在ETAS的AUTOSAR中实现Spinlock的设计

现在的车载控制器，多核的MCU用的是越来越多了，对于不同核之间的共享数据保护，也是必须的，其中Spinlock就是常用的一种。

01.

Spinlock介绍

Spinlock也即自旋锁，是一种轻量级的多核间的数据同步机制。一个任务想要访问被Spinlock保护的共享资源，必须先得到锁，在访问完共享资源后释放锁。如果在获取自旋锁时，没有任何执行单元保持该锁，那么将立即得到锁；如果在获取自旋锁时锁已经有持有者， 那么需要自旋等待该锁的保持者释放了锁。

在ETAS的AUTOSAR中，实现Spinlock的两个基本操作获取锁xx_GetLockInternal()和释放锁xx_ReleaseLockInternal()。

对于获取锁接口，其内部的实现原理如下：

第一步先判断是哪个核上的任务正在使用xx_GetLockInternal()；

判断锁是否已经被同当前核获取过但没有释放，如果是的话，就进行锁嵌套累加， 继续执行代码，如果没有被当前核获取过再进行下一步判断；

挂起正在使用xx_GetLockInternal()的当前核的中断，确保当前任务不被切换，也就是说不被高优先级任务或者中断任务打断；

测试锁的状态，该才做必须以原子操作访问Spinlock的锁标志。

如果锁状态被本核占用则进行锁嵌套，如果是其他核占用则首先释放该核中断， 然后重复执行上面两步测试锁的状态，直到其他核释放了锁。如果锁状态为空闲， 则设置其为占用状态，这就成功地抢占了锁。

对于释放锁接口，其内部的实现原理如下：

首先判断是哪个核上的线程正在使用xx_ReleaseLockInternal()；

判断当前锁是否被该核占用，如果不是说明接口调用不匹配则复位，如果是则进行 下一步的判断；

判断锁是否被本核嵌套， 如果是则嵌套次数减减， 如果没有则清除锁的状态；

释放该核的中断。

02.

Spinlock使用原则

所有临界区代码都需要加锁保护，否则就达不到保护效果。也就是，访问共享资源的多个任务需要协同工作共同加锁才能保证不出错。在实际写代码时，有时会忘掉这个，导致出现各种稀奇古怪的问题，并且很难排查。

Spinlock保护的代码执行时间要尽量短， 因为临界区太大，持有时间太长，其他任务可能面临长时间等待，降低了系统性能。

Spinlock 所保护的代码在执行过程中不能睡眠, 任务在持有自旋锁时如果进入 Sleep状态，则可能导致死锁。

审核编辑：刘清