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title: 锁优化
description: "自旋锁和CAS指令都是基于原子操作指令实现，当应用程序执行原子操作失败后，并不会释放CPU资源，而是一直循环运行直到原子操作执行成功为止，导致CPU资源浪费。如下图代码的黄色部分是一个循环等待过程。"
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# 锁优化

#### 原理

自旋锁和CAS指令都是基于原子操作指令实现，当应用程序执行原子操作失败后，并不会释放CPU资源，而是一直循环运行直到原子操作执行成功为止，导致CPU资源浪费。如下图代码的黄色部分是一个循环等待过程。


#### 修改方式

可以通过perf top分析占用CPU资源靠前的函数，如果锁的申请和释放在5%以上，可以考虑优化锁的实现，修改思路如下：

1. 大锁变小锁：并发任务高的场景下，如果系统中存在唯一的全局变量，那么每个CPU核都会申请这个全局变量对应的锁，导致这个锁的竞争严重。可以基于业务逻辑，为每个CPU核或者线程分配对应的资源。
2. 使用ldaxr+stlxr两条指令实现原子操作时，可以同时保证内存一致性，而ldxr+stxr指令并不能保证内存一致性，从而需要内存屏障指令（dmb ish）配合来实现内存一致性。从测试情况看，ldaxr+stlxr指令比ldxr+stxr+dmb ish指令的性能高。
3. 减少线程并发数：参考  调整线程并发数
章节。
4. 对锁变量使用CacheLine对齐：对于高频访问的锁变量，实际是对锁变量进行高频的读写操作，容易发生伪共享问题。具体优化可以参考  CacheLine优化
章节。
5. 优化代码中原子操作的实现。下图代码为某软件的代码实现：
  从函数调用逻辑上看，在while循环中会重复执行原子读、变量加以及原子写入操作，代码语句较为冗长。优化思路：使用atomic_add_return指令替换这个代码流程，简化指令，提高性能。替换后的代码如下图：