2025年条件变量互斥锁（互斥锁和条件变量机制的工作流程）

科技前沿 • 2025-04-14 14:23 • 阅读 43

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postgresql 的架构是基于多进程的，进程之间往往存在着数据共享，比如缓存读写。这时 postgresql 需要提高一种锁机制来支持并发访问，但是 linux 只实现了线程间的读写锁，所以 postgresql 自己实现进程间的读写锁，它主要利用了信号量和自旋锁来实现。

每个进程都对应一个独立实例，它包含了多个成员，下面只列出与锁相关的

实例存储在进程共享内存里，在创建进程时会被初始化。这里需要提醒下，信号量 sem 的初始值为0，属于无名信号量。

结构体表示读写锁，结构如下：

需要介绍下 state 字段的标记位

加锁原理

函数负责整个加过程，这里将过程分为下面四步：

从上面可以看出来，这里采用的是非公平锁机制，也就是谁的速度快，谁就能获取到锁，没有先来先获取的顺序。

尝试通过 CAS 操作，设置或标记位。来获取锁。使用到的 CAS 操作函数如下：

当尝试获取读锁时，只需要检查标记位。如果为零，就认为成功获取。

对于队列的操作，都需要使用自旋锁来设置标记位，才有权利操作队列。当设置成功后，会将自身添加到等待列表，然后更新自身进程对应实例的和成员，最后释放锁，清除标记位。

当加入到队列后，还需要更新标记位，表示有进程在等待。

postgresql 是多进程架构的，进程之间使用信号量来同步。当进程获取锁失败时，会将自身添加到等待队列里，然后通过信号量进行阻塞，直到被别的进程唤醒。对于 postgresql 的每个进程都有一个信号量，由实例的 sem 成员表示。sem 信号量的初始值为0，它的数值代表着满足的条件数。

因为这个 sem 信号量会有多个用途，所以每次唤醒操作，并不一定是期望的条件发生，所以进程在被唤醒之后，需要一次条件检查。如果是因为其他条件唤醒，还需要记录被唤醒次数，在事后需要将执行相应次数的唤醒操作。

假设下面有一个进程A对应信号量A，它会被用于两个方面，条件A和条件B。

进程A正在阻塞条件A，此时进程B因为条件B唤醒了进程A。但进程A发现并不是期望的条件所唤醒的，所以它会继续阻塞，直到满足条件A被唤醒，最后进程A还会执行一次唤醒操作。

当获取到锁之后，如果自身在等待队列中，需要将其删除掉。如果之后队列为空，需要清除标记位，当然这些操作都需要获取锁。

下面展示了的源码，描述了整个加锁过程

释放锁

函数负责释放锁，定义如下：

释放锁分为下列步骤：

下面列举了两种情况来阐述锁释放的原理：

在取出进程之后，会清除标记位。如果检查到队列为空，还会清除标记位。

lwlock 在 postgresql 中使用的场景非常多，为了更好管理这些 lwlock，postgresql 按照用途将它们分类，大体分为三个部分：

2025年条件变量 互斥锁（互斥锁和条件变量机制的工作流程）