[资料分享]

芯灵思SinlinxA33开发板的Linux内核信号量学习

2019-2-20 15:50:38 2691 Linux SEM

0 `在驱动程序中，当多个线程同时访问相同的资源时（驱动程序中的全局变量是一种典型的共享资源），可能会引发"竞态"，因此我们必须对共享资源进行并发控制。Linux内核中解决并发控制的最常用方法是自旋锁与信号量（绝大多数时候作为互斥锁使用）。自旋锁与信号量"类似而不类"，类似说的是它们功能上的相似性，"不类"指代它们在本质和实现机理上完全不一样，不属于一类。自旋锁不会引起调用者睡眠，如果自旋锁已经被别的执行单元保持，调用者就一直循环查看是否该自旋锁的保持者已经释放了锁，"自旋"就是"在原地打转"。而信号量则引起调用者睡眠，它把进程从运行队列上拖出去，除非获得锁。这就是它们的"不类"。但是，无论是信号量，还是自旋锁，在任何时刻，最多只能有一个保持者，即在任何时刻最多只能有一个执行单元获得锁。这就是它们的"类似"。鉴于自旋锁与信号量的上述特点，一般而言，自旋锁适合于保持时间非常短的情况，它可以在任何上下文使用；信号量适合于保持时间较长的情况，会只能在进程上下文使用。如果被保护的共享资源只在进程上下文访问，则可以以信号量来保护该共享资源，如果对共享资源的访问时间非常短，自旋锁也是好的选择。但是，如果被保护的共享资源需要在中断上下文访问（包括底半部即中断处理句柄和顶半部即软中断），就必须使用自旋锁。一、信号量信号量又称为信号灯，它是用来协调不同进程间的数据对象的，而最主要的应用是共享内存方式的进程间通信。本质上，信号量是一个计数器，它用来记录对某个资源（如共享内存）的存取状况。一般说来，为了获得共享资源，进程需要执行下列操作：　　（1）测试控制该资源的信号量。　　（2）若此信号量的值为正，则允许进行使用该资源。进程将信号量减1。　　（3）若此信号量为0，则该资源目前不可用，进程进入睡眠状态，直至信号量值大于0，进程被唤醒，转入步骤（1）。　　（4）当进程不再使用一个信号量控制的资源时，信号量值加1。如果此时有进程正在睡眠等待此信号量，则唤醒此进程。　　维护信号量状态的是Linux内核操作系统而不是用户进程。我们可以从头文件/usr/src/linux/include/linux/sem.h 中看到内核用来维护信号量状态的各个结构的定义。信号量是一个数据集合，用户可以单独使用这一集合的每个元素。要调用的第一个函数是semget，用以获得一个信号量ID。Linux2.6.26下定义的信号量结构体： semaphore.h linux-3.5includeLinux struct semaphore { raw_spinlock_t lock; unsigned int count; //信号值，值为正数表示可以资源，0表示不能获得资源 struct list_head wait_list; }; 初始化信号量 void sema_init (struct semaphore sem, int val); 该函数初始化信号量，并设置信号量sem的值为val void init_MUTEX (struct semaphore sem); 该函数用于初始化一个互斥锁，即它把信号量sem的值设置为1，等同于sema_init (struct semaphore sem, 1)； void init_MUTEX_LOCKED (struct semaphore sem); 该函数也用于初始化一个互斥锁，但它把信号量sem的值设置为0，等同于sema_init (struct semaphore sem, 0)；获得信号量 void down(struct semaphore sem); 该函数用于获得信号量sem，它会导致睡眠（这个睡眠和下面所说的不知道有什么不同，既然不能被其它地方唤醒，那么这个down有什么用呢？），因此不能在中断上下文使用； int down_interruptible(struct semaphore * sem); 该函数功能与down类似，不同之处为，down不能被信号打断，但down_interruptible能被信号打断；（这个能被信号打断，有点疑惑，我现在做的项目是使用的是被中断打断，不知道它这个地方所说的是什么意思） int down_trylock(struct semaphore * sem); 该函数尝试获得信号量sem，如果能够立刻获得，它就获得该信号量并返回0，否则，返回非0值。它不会导致调用者睡眠，可以在中断上下文使用。释放信号量 void up(struct semaphore * sem); 该函数释放信号量sem，唤醒等待者。 2.互斥锁 2.1概念互斥体实现了“互相排斥”（mutual exclusion）同步的简单形式（所以名为互斥体(mutex)）。互斥体禁止多个线程同时进入受保护的代码“临界区”（critical section）。因此，在任意时刻，只有一个线程被允许进入这样的代码保护区。mutex实际上是count=1情况下的semaphore。 // 结构 struct mutex { /* 1: unlocked, 0: locked, negative: locked, possible waiters / atomic_t count; spinlock_t wait_lock; struct list_head wait_list; #ifdef CONFIG_DEBUG_MUTEXES struct thread_info owner; const char name; void magic; #endif #ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC struct lockdep_map dep_map; #endif }; // 定义互斥锁lock mutex_init（struct mutex* lock）　　或者直接用 #define DEFINE_MUTEX(LOCK)即可； // 获取 mutex_lock(struct mutex lock) // 释放 mutex_unlock(struct mutex lock) struct mutex lock; mutex_init(&lock)；初始化互斥锁或者直接用 #define DEFINE_MUTEX(LOCK)即可； #define __MUTEX_INITIALIZER(lockname) { .count = ATOMIC_INIT(1) , .wait_lock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(lockname.wait_lock) , .wait_list = LIST_HEAD_INIT(lockname.wait_list) __DEBUG_MUTEX_INITIALIZER(lockname) __DEP_MAP_MUTEX_INITIALIZER(lockname) } #define DEFINE_MUTEX(mutexname) struct mutex mutexname = __MUTEX_INITIALIZER(mutexname) extern void __mutex_init(struct mutex lock, const char name, struct lock_class_key *key); 三：与自旋锁相关的API主要有：定义自旋锁 spinlock_t spin; 初始化自旋锁 spin_lock_init(lock) 该宏用于动态初始化自旋锁lock 获得自旋锁 spin_lock(lock) 该宏用于获得自旋锁lock，如果能够立即获得锁，它就马上返回，否则，它将自旋在那里，直到该自旋锁的保持者释放； spin_trylock(lock) 该宏尝试获得自旋锁lock，如果能立即获得锁，它获得锁并返回真，否则立即返回假，实际上不再"在原地打转"；释放自旋锁 spin_unlock(lock) 该宏释放自旋锁lock，它与spin_trylock或spin_lock配对使用；除此之外，还有一组自旋锁使用于中断情况下的API。 https://sinlinx.taobao.com/ 参考博客：https://www.cnblogs.com/biaohc/p/6679195.html ` 0
2019-2-20 15:50:38　　评论淘帖0 举报相关推荐 • 芯灵思SinlinxA64开发板 Linux内核信号量学习 33270 • 芯灵思SinlinxA33开发板Linux内核workqueue(附实测代码) 11888 • 芯灵思SinlinxA33开发板Linux内核 tasklet 机制（附实测代码） 12547 • 芯灵思SinlinxA33开发板Linux内核定时器编程 11903 • 芯灵思SinlinxA33开发板Linux内核原子操作(附实测代码) 12247 • 芯灵思SinlinxA33开发板安卓开发-java语言基础（7） 130 • 芯灵思SinlinxA33开发板安卓开发-java语言基础（四） 174 • 芯灵思SinlinxA33开发板安卓开发-java语言基础（七） 257 • 芯灵思SinlinxA33开发板安卓开发-java语言基础（五） 248 • 芯灵思SinlinxA33开发板安卓开发-java语言基础（八） 201