Locking in Linux Kernel
spinlock 和 mutex 是在 linux kernel 中广泛地使用地两种锁，这两种锁可以覆盖内核中大部分同步需求。
spinlock 即简单地自旋锁，如果暂时获取不到锁，则会一直重试（忙等待）；而 mutex 则在获取不到锁地时候主动放弃 CPU（进行 sleep）。虽然 spinlock 很简单，但是其上锁/解锁地接口就有 spin_lock_lock/unlock ， spin_lock_irq/unlock_irq ， spin_lock_bh/unlock_bh ， spin_lock_irqsave/unlock_irqrestore 等，本文即试图总结应该如何正确地选择这些接口。如果读者对 kernel 中四种上下文还不熟悉，可以参考这篇文章。
Among User Contexts
如果临界资源只在不同地 user context 之间共享，那么此时使用 spinlock 的所有接口都是可以的（当然要配对使用），也可以使用 mutex 使得在无法立即获取锁的时候让出 CPU。
Between User Context and Softirq Context
如果临界资源在 user context 和 softirq context 之间共享，那么此时需要使用 spin_lock_bh/unlock_bh 来上锁/解锁。 spin_lock_bh 将先禁用当前 CPU 的 softirq 抢占，再尝试获取锁，而 spin_unlock_bh 则相反。
这样做的原因是 softirq 可以打断 user context，如果此时 user context 已经获取了锁，那么 softirq 再尝试获取锁时就会永远保持在忙等待，而由于 spinlock 是不会让出 CPU 的，这将导致已经拿到锁的 user context 再也没有机会获得 CPU，也就没法释放锁，从而导致了死锁。
Timer and Tasklet
由于 Timer 和 Tasklet 都是基于 softirq 来实现的，因此当它们与 user context 共享资源时同样需要使用 spin_lock_bh/unlock_bh 。
需要注意的是 hrtimer 默认运行在 hardware interrupt 上下文，因此如果需要进行相关的同步操作请参考下文硬中断相关。还可以通过指定 hrtimer 的 HRTIMER_MODE_SOFT 选项来让它运行在软中断上下文中，这样就可以使用本小节的方式进行同步了。
Between User Context and Hardware Interrupt Context
如果临界资源需要在 user context 和 hardware interrupt 之间共享，那么此时需要使用 spin_lock_irq/unlock_irq 。与软中断类似， spin_lock_irq 会先禁用当前 CPU 上的硬中断，再尝试获取锁。原因也与软中断类似，是为了避免硬中断侵入当前 user context 时可能产生的死锁。
Among Softirqs
由于同一个软中断可能同时运行在不同的 CPU 上，在这种情况下，即使是与自己共享数据也同样需要加锁（更高效的办法是使用 per-CPU data）。无论是 softirq 与自己共享数据，还是不同的 softirq 之间共享数据，只需要使用 spin_lock/unlock 即可。
Timer and Tasklet
如果是 timer 与 tasklet，或者 timer 与另一个 timer，或者 tasklet 与另一个 tasklet 之间共享数据，那么也使用 spin_lock/unlock 即可。
而虽然二者都基于 softirq 实现，但是 kernel 会保证同一个 timer 或 tasklet 不会同时运行在不同的 CPU 上，因此若它们与自己共享数据则不需要像 softirq 一样进行加锁。
Between Softirq and Hardware Interrupt Context
若软中断和硬中断之间共享数据，则需要使用 spin_lock_irq/unlock_irq 。原因与前文类似，也是为了避免死锁的产生。注意这种情况下在硬中断中可以简单地使用 spin_lock/unlock 。
Among Hardware Interrupt Contexts
此时需要使用 spin_lock_irqsave/unlock_irqrestore 来上锁/解锁。 spin_lock_irqsave 会先保存当前 CPU 上 irq 的启用状态，然后禁用当前 CPU 的 irq 抢占，最后尝试获取锁。
这一对函数还适用于上述的任意一种情况，所以当你不知道该选哪一对函数时，选择这一对总是没错的。
Cheat Sheet
下表整理了不同 context 之间需要加锁时的最低要求：
| IRQ A | IRQ B | Softirq A | Softirq B | User A | User B | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| IRQ A | No Need | |||||
| IRQ B | *_irqsave | No Need | ||||
| Softirq A | *_irq | *_irq | *_lock | |||
| Softirq B | *_irq | *_irq | *_lock | *_lock | ||
| User A | *_irq | *_irq | *_bh | *_bh | No Need | |
| User B | *_irq | *_irq | *_bh | *_bh | mutex | No Need |
当然，使用 spin_lock_irqsave/unlock_irqrestore 总是不会错的。