Spinlock

En ingeniería de software , un spinlock es un bloqueo que hace que un hilo que intenta adquirirlo simplemente espere en un bucle ("girar" en ingles "spin") mientras comprueba repetidamente si el bloqueo(lock) está disponible. Como el hilo permanece activo pero no está realizando una tarea útil, el uso de dicho bloqueo es una especie de espera ocupada . Una vez adquiridos, los spinlocks generalmente se mantendrán hasta que se liberen explícitamente, aunque en algunas implementaciones se pueden liberar automáticamente si el hilo que está esperando en (lo que contiene el bloqueo) bloquea, o "se va a dormir".

Debido a que evitan la sobrecarga de la reprogramación de procesos del sistema operativo o el cambio de contexto , los spinlocks son eficientes si es probable que los hilos se bloqueen solo por períodos cortos. Por esta razón, los kernels del sistema operativo a menudo usan spinlocks. Sin embargo, los spinlocks se vuelven un desperdicio si se mantienen durante más tiempo, ya que pueden evitar que otros hilos se ejecuten y requieren reprogramación. Cuanto más tiempo un hilo mantiene un bloqueo, mayor es el riesgo de que el programador(scheduler) del sistema operativo interrumpa el hilo mientras mantiene el bloqueo. Si esto sucede, otros hilos se dejarán "girando" (tratando repetidamente de adquirir el candado), mientras que el hilo que sujeta el candado no está avanzando hacia su liberación. El resultado es un aplazamiento indefinido hasta que el hilo que sujeta la cerradura pueda terminar y soltarlo. Esto es especialmente cierto en un sistema de procesador único, donde cada subproceso en espera de la misma prioridad puede desperdiciar su cantidad (tiempo asignado en que se puede ejecutar un subproceso) girando hasta que el subproceso que contiene el bloqueo finalice finalmente.

Implementar bloqueos de giro correctamente ofrece desafíos porque los programadores deben tener en cuenta la posibilidad de acceso simultáneo a la cerradura, lo que podría causar condiciones de carrera . En general, dicha implementación solo es posible con instrucciones especiales en lenguaje de ensamblaje, como operaciones atómicas de prueba y configuración , y no se puede implementar fácilmente en lenguajes de programación que no admitan operaciones verdaderamente atómicas. [1] En arquitecturas sin tales operaciones, o si se requiere la implementación de lenguaje de alto nivel, se puede usar un algoritmo de bloqueo no atómico, por ejemplo, el algoritmo de Peterson . Sin embargo, tal implementación puede requerir más memoria que un spinlock, ser más lenta para permitir el progreso después del desbloqueo, y puede no ser implementable en un lenguaje de alto nivel si se permite la ejecución fuera de orden .

Implementación de ejemplo

El siguiente ejemplo usa el lenguaje de ensamblaje x86 para implementar un spinlock. Funcionará en cualquier procesador compatible con Intel 80386.

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