自旋鎖是專為防止多處理器并發而引入的一種鎖，它在內核中大量應用于中斷處理等部分（對于單處理器來說，防止中斷處理中的并發可簡單采用關閉中斷的方式，即在標志寄存器中關閉/打開中斷標志位，不需要自旋鎖）。

"自旋"一詞的由來

它是為實現保護共享資源而提出一種鎖機制。其實，自旋鎖與互斥鎖比較類似，它們都是為了解決對某項資源的互斥使用。無論是互斥鎖，還是自旋鎖，在任何時刻，最多只能有一個保持者，也就說，在任何時刻最多只能有一個執行單元獲得鎖。但是兩者在調度機制上略有不同。對于互斥鎖，如果資源已經被占用，資源申請者只能進入睡眠狀態。但是自旋鎖不會引起調用者睡眠，如果自旋鎖已經被別的執行單元保持，調用者就一直循環在那里看是否該自旋鎖的保持者已經釋放了鎖，"自旋"一詞就是因此而得名。

原理

跟互斥鎖一樣，一個執行單元要想訪問被自旋鎖保護的共享資源，必須先得到鎖，在訪問完共享資源后，必須釋放鎖。如果在獲取自旋鎖時，沒有任何執行單元保持該鎖，那么將立即得到鎖；如果在獲取自旋鎖時鎖已經有保持者，那么獲取鎖操作將自旋在那里，直到該自旋鎖的保持者釋放了鎖。由此我們可以看出，自旋鎖是一種比較低級的保護數據結構或代碼片段的原始方式，這種鎖可能存在兩個問題：

死鎖。試圖遞歸地獲得自旋鎖必然會引起死鎖：遞歸程序的持有實例在第二個實例循環，以試圖獲得相同自旋鎖時，不會釋放此自旋鎖。在遞歸程序中使用自旋鎖應遵守下列策略：遞歸程序決不能在持有自旋鎖時調用它自己，也決不能在遞歸調用時試圖獲得相同的自旋鎖。此外如果一個進程已經將資源鎖定，那么，即使其它申請這個資源的進程不停地瘋狂“自旋”,也無法獲得資源，從而進入死循環。

過多占用cpu資源。如果不加限制，由于申請者一直在循環等待，因此自旋鎖在鎖定的時候,如果不成功,不會睡眠,會持續的嘗試,單cpu的時候自旋鎖會讓其它process動不了. 因此，一般自旋鎖實現會有一個參數限定最多持續嘗試次數. 超出后, 自旋鎖放棄當前time slice. 等下一次機會。

由此可見，自旋鎖比較適用于鎖使用者保持鎖時間比較短的情況。正是由于自旋鎖使用者一般保持鎖時間非常短，因此選擇自旋而不是睡眠是非常必要的，自旋鎖的效率遠高于互斥鎖。信號量和讀寫信號量適合于保持時間較長的情況，它們會導致調用者睡眠，因此只能在進程上下文使用，而自旋鎖適合于保持時間非常短的情況，它可以在任何上下文使用。如果被保護的共享資源只在進程上下文訪問，使用信號量保護該共享資源非常合適，如果對共享資源的訪問時間非常短，自旋鎖也可以。但是如果被保護的共享資源需要在中斷上下文訪問（包括底半部即中斷處理句柄和頂半部即軟中斷），就必須使用自旋鎖。自旋鎖保持期間是搶占失效的，而信號量和讀寫信號量保持期間是可以被搶占的。自旋鎖只有在內核可搶占或SMP（多處理器）的情況下才真正需要，在單CPU且不可搶占的內核下，自旋鎖的所有操作都是空操作。

上面簡要介紹了自旋鎖的基本原理，以下將給出具體的例子，進一步闡釋自旋鎖在實際系統中的應用。上面我們已經講過自旋鎖只有在內核可搶占或SMP（多處理器）的情況下才真正需要，下面我們就以SMP為例，來說明為什么要使用自旋鎖，以及自旋鎖實現的基本算法。

初衷

事實上，自旋鎖的初衷就是：在短期間內進行輕量級的鎖定。一個被爭用的自旋鎖使得請求它的線程在等待鎖重新可用的期間進行自旋(特別浪費處理器時間)，所以自旋鎖不應該被持有時間過長。如果需要長時間鎖定的話, 最好使用信號量。

自旋鎖實際上是忙等鎖

當鎖不可用時，CPU一直循環執行“測試并設置”該鎖直到可用而取得該鎖，CPU在等待自旋鎖時不做任何有用的工作，僅僅是等待。因此，只有在占用鎖的時間極短的情況下，使用自旋鎖才是合理的。當臨界區很大或有共享設備的時候，需要較長時間占用鎖，使用自旋鎖會降低系統的性能。

自旋鎖可能導致系統死鎖

引發這個問題最常見的情況是遞歸使用一個自旋鎖，即如果一個已經擁有某個自旋鎖的CPU 想第二次獲得這個自旋鎖，則該CPU 將死鎖。此外，如果進程獲得自旋鎖之后再阻塞，也有可能導致死鎖的發生。copy_from_user()、copy_to_user()和kmalloc()等函數都有可能引起阻塞，因此在自旋鎖的占用期間不能調用這些函數。代碼清單7.2 給出了自旋鎖的使用實例，它被用于實現使得設備只能被最多一個進程打開。