請問這一段代碼的加鎖原理是什麼？

01-14

這是關於關於操作系統的線程鎖實現的一段代碼，摘自wisc大學那本經典的操作系統教材。
我想不通這個guard變數的作用是什麼，既然線程獲取到了鎖以後，把flag置位了，那TestAndSet函數里第一個參數為什麼不是flag的地址？

還有這一段也看不懂
我是操作系統初學者，第一次啃這本書，希望有懂得大神能幫我解釋一下，不勝感激！
傳送門:http://pages.cs.wisc.edu/~remzi/OSTEP/threads-locks.pdf

加鎖的代碼同樣需要保護。所以必須有一個guard，來保證加鎖過程不被打斷。

這段代碼中，TestAndSet 是CPU提供的原子操作指令。它是各種鎖演算法的核心。

除了原子操作指令，其它指令都可能在執行過程中出現「執行權切換」。多條指令構成的一段程序就更不用說了。

如果guard被置1，就說明flag正在被其它進程/線程修改，那麼當前代碼就不能碰flag了；否則，說明flag可以安全修改。

如果先檢查guard、然後再置1，那麼就可能在檢查guard之後、對它置1之前出現控制權切換。這就可能導致兩個進程同時拿到鎖。所以這裡必須用TestAndSet指令——正如前面說過，加鎖代碼同樣需要保護，TestAndSet指令給guard加鎖時，也是如此。這個保護由硬體自動完成（也可能是TestAndSet函數內部用內存屏障指令手動鎖）。

換句話說，硬體保護TestAndSet指令執行時guard的安全；guard又保護lock函數執行時，flag的安全；flag最終被程序員用來保護某種共享資源的安全——整個傳遞鏈條，任何一環出問題都不行。

TestAndSet 也是一個原子操作，guard 值如果為 1，就表示別的線程正在執行 lock 操作，比如正在設置 flag 或 enqueue，那麼 while 語句就會構成一個 SpinLock，直到其他線程把 guard 重新置 0，這個線程才有機會通過 TestAndSet 將 guard 設為 1，另外原子操作的具體功能和實現可能不一致，在這裡應該是設置完返回原始值。

這個是對spinlock的改造，加入阻塞隊列，而不是忙等。如果只有一個flag，那麼阻塞的時候如何修改flag呢。必須在阻塞之前釋放spin鎖，那麼釋放鎖之後再阻塞，隊列操作就會被打斷，因此需要一個guard。guard就是spinlock，用來保護flag，阻塞隊列的，而flag用來指示是否需要掛起。如果沒有阻塞隊列維護，guard跟flag就可以合併，就是spin鎖了。

其實實際系統spinlock還要關中斷或者禁止當前cpu切換線程。否則cpu A線程1獲取spinlock後，發生線程切換，那麼其他cpu再來獲取spinlock時都會忙等，等到cpu A線程1繼續運行才行，這樣就太浪費cpu了。spinlock一般用於cpu間同步，獲取鎖之後應該儘快釋放。

感覺這個spin lock的flag和q在可見性上有BUG呀，難道上層保證了這個每個lock_t都只在一個CPU上運行？

非計算機科班出身，沒深入學過操作系統。不過就這個代碼本身來說，guard只是用來保證lock和unlock函數本身的原子性。

如果只看lock函數，按你的方法，用flag代替lock確實可以保證兩個lock調用的互斥。但是如何保證兩個unlock的互斥，或者lock和unlock間的互斥呢？用guard應該是一種簡單明了的辦法。

其實這裡可以把lock和unlock換成任何功能的函數，guard都可以用來保證原子性。

所學有限，如有差錯，還請海涵