关于临界区CRITICAL_SECTION

有时候遇到线程锁的问题，那么了解CRITICAL_SECTION就显得比较重要了

（ 更详细的资料可以查阅：https://www.cnblogs.com/crj8812/p/4499058.html )

 

　　在临界区未被使用的理想情况中，对 EnterCriticalSection 的调用非常快速，因为它只是读取和修改用户模式内存中的内存位置。否则（在后文将会遇到一种例外情况），阻止于临界区的线程有效地完成这一工作，而不需要消耗额外的 CPU 周期。所阻止的线程以内核模式等待，在该临界区的所有者将其释放之前，不能对这些线程进行调度。如果有多个线程被阻止于一个临界区中，当另一线程释放该临界区时，只有一个线程获得该临界区。

深入研究：RTL_CRITICAL_SECTION 结构

　　即使您已经在日常工作中使用过临界区，您也非常可能并没有真正了解超出文档之外的内容。事实上存在着很多非常容易掌握的内容。例如，人们很少知道一个进程的临界区是保存于一个链表中，并且可以对其进行枚举。实际上，WINDBG 支持 !locks 命令，这一命令可以列出目标进程中的所有临界区。我们稍后将要谈到的实用工具也应用了临界区这一鲜为人知的特征。为了真正理解这一实用工具如何工作，有必要真正掌握临界区的内部结构。记着这一点，现在开始研究 RTL_CRITICAL_SECTION 结构。为方便起见，将此结构列出如下：

struct RTL_CRITICAL_SECTION 
{
 　　PRTL_CRITICAL_SECTION_DEBUG DebugInfo; 
 　　LONG LockCount; 
 　　LONG RecursionCount; 
 　　HANDLE OwningThread; 
 　　HANDLE LockSemaphore; 
 　　ULONG_PTR SpinCount; 
}

以下各段对每个字段进行说明。

DebugInfo 此字段包含一个指针，指向系统分配的伴随结构，该结构的类型为 RTL_CRITICAL_SECTION_DEBUG。这一结构中包含更多极有价值的信息，也定义于 WINNT.H 中。我们稍后将对其进行更深入地研究。

LockCount 这是临界区中最重要的一个字段。它被初始化为数值 -1；此数值等于或大于 0 时，表示此临界区被占用。当其不等于 -1 时，OwningThread 字段（此字段被错误地定义于 WINNT.H 中 — 应当是 DWORD 而不是 HANDLE）包含了拥有此临界区的线程 ID。此字段与 (RecursionCount -1) 数值之间的差值表示有多少个其他线程在等待获得该临界区。

RecursionCount 此字段包含所有者线程已经获得该临界区的次数。如果该数值为零，下一个尝试获取该临界区的线程将会成功。

OwningThread 此字段包含当前占用此临界区的线程的线程标识符。此线程 ID 与 GetCurrentThreadId 之类的 API 所返回的 ID 相同。

LockSemaphore 此字段的命名不恰当，它实际上是一个自复位事件，而不是一个信号。它是一个内核对象句柄，用于通知操作系统：该临界区现在空闲。操作系统在一个线程第一次尝试获得该临界区，但被另一个已经拥有该临界区的线程所阻止时，自动创建这样一个句柄。应当调用 DeleteCriticalSection（它将发出一个调用该事件的 CloseHandle 调用，并在必要时释放该调试结构），否则将会发生资源泄漏。

SpinCount 仅用于多处理器系统。MSDN 文档对此字段进行如下说明：“在多处理器系统中，如果该临界区不可用，调用线程将在对与该临界区相关的信号执行等待操作之前，旋转 dwSpinCount 次。如果该临界区在旋转操作期间变为可用，该调用线程就避免了等待操作。”旋转计数可以在多处理器计算机上提供更佳性能，其原因在于在一个循环中旋转通常要快于进入内核模式等待状态。此字段默认值为零，但可以用 InitializeCriticalSectionAndSpinCount API 将其设置为一个不同值。

 

 

RTL_CRITICAL_SECTION_DEBUG 结构

前面我们注意到，在 RTL_CRITICAL_SECTION 结构内，DebugInfo 字段指向一个 RTL_CRITICAL_SECTION_DEBUG 结构，该结构给出如下：

struct _RTL_CRITICAL_SECTION_DEBUG 
{ 
　　WORD Type; 
　　WORD CreatorBackTraceIndex; 
　　RTL_CRITICAL_SECTION *CriticalSection; 
　　LIST_ENTRY ProcessLocksList; 
　　DWORD EntryCount; 
　　DWORD ContentionCount; 
　　DWORD Spare[ 2 ]; 
}

这一结构由 InitializeCriticalSection 分配和初始化。它既可以由 NTDLL 内的预分配数组分配，也可以由进程堆分配。RTL_CRITICAL_SECTION 的这一伴随结构包含一组匹配字段，具有迥然不同的角色：有两个难以理解，随后两个提供了理解这一临界区链结构的关键，两个是重复设置的，最后两个未使用。

下面是对 RTL_CRITICAL_SECTION 字段的说明。

Type 此字段未使用，被初始化为数值 0。

CreatorBackTraceIndex 此字段仅用于诊断情形中。在注册表项 HKLM\Software\Microsoft\Windows NT\CurrentVersion\Image File Execution Options\YourProgram 之下是 keyfield、GlobalFlag 和 StackTraceDatabaseSizeInMb 值。注意，只有在运行稍后说明的 Gflags 命令时才会显示这些值。这些注册表值的设置正确时，CreatorBackTraceIndex 字段将由堆栈跟踪中所用的一个索引值填充。在 MSDN 中搜索 GFlags 文档中的短语“create user mode stack trace database”和“enlarging the user-mode stack trace database”，可以找到有关这一内容的更多信息。

CriticalSection 指向与此结构相关的 RTL_CRITICAL_SECTION。图 1 说明该基础结构以及 RTL_CRITICAL_SECTION、RTL_CRITICAL_SECTION_DEBUG 和事件链中其他参与者之间的关系。

ProcessLocksList LIST_ENTRY 是用于表示双向链表中节点的标准 Windows 数据结构。RTL_CRITICAL_SECTION_DEBUG 包含了链表的一部分，允许向前和向后遍历该临界区。本文后面给出的实用工具说明如何使用 Flink（前向链接）和 Blink（后向链接）字段在链表中的成员之间移动。任何从事过设备驱动程序或者研究过 Windows 内核的人都会非常熟悉这一数据结构。

EntryCount/ContentionCount 这些字段在相同的时间、出于相同的原因被递增。这是那些因为不能马上获得临界区而进入等待状态的线程的数目。与 LockCount 和 RecursionCount 字段不同，这些字段永远都不会递减。

Spares 这两个字段未使用，甚至未被初始化（尽管在删除临界区结构时将这些字段进行了清零）。后面将会说明，可以用这些未被使用的字段来保存有用的诊断值。

即使 RTL_CRITICAL_SECTION_DEBUG 中包含多个字段，它也是常规临界区结构的必要成分。事实上，如果系统恰巧不能由进程堆中获得这一结构的存储区，InitializeCriticalSection 将返回为 STATUS_NO_MEMORY 的 LastError 结果，然后返回处于不完整状态的临界区结构。

 

标签：RTL,SECTION,临界,CRITICAL,线程,结构
来源： https://www.cnblogs.com/ice-arrow/p/14262815.html