驱动-自旋锁

前面原子操作进行了讲解， 并使用原子整形操作对并发与竞争实验进行了改进，但是原子操作只能对整形变量或者位进行保护， 而对于结构体或者其他类型的共享资源， 原子操作就力不从心了， 这时候就轮到自旋锁的出场了。

两个 app 应用程序之间对共享资源的竞争访问引起了数据传输错误， 而在 Linux 内核中， 提供了四种处理并发与竞争的常见方法：
分别是原子操作、 自旋锁、 信号量、 互斥体， 这里了解下原子操作

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自旋锁概念

自旋锁是一种低级的同步原语，用于在多处理器系统中保护共享资源。与互斥锁不同，当一个线程尝试获取已被占用的自旋锁时，它不会阻塞或睡眠，而是会在一个循环中不断检查锁的状态（即"自旋"），直到锁变为可用状态。

工作原理

• 尝试获取锁：线程尝试通过原子操作获取锁

• 锁可用：获取成功，线程继续执行临界区代码

• 锁被占用：线程进入忙等待循环，不断检查锁状态

• 锁释放：当锁持有者释放锁后，等待线程可以获取锁

特点

• 忙等待：不放弃CPU，持续检查锁状态

• 短临界区：适合保护执行时间很短的代码段

• 无上下文切换：避免了线程切换的开销

• 多处理器有效：在单处理器系统上可能浪费CPU周期

常用API

#include <linux/spinlock.h>

// 定义和初始化
spinlock_t my_lock;
spin_lock_init(&my_lock);

// 获取锁
spin_lock(&my_lock);       // 获取锁，禁用本地 CPU 中断
spin_lock_irq(&my_lock);   // 获取锁并禁用硬件中断
spin_lock_irqsave(&my_lock, flags); // 保存中断状态并获取锁

// 释放锁
spin_unlock(&my_lock);     // 释放锁
spin_unlock_irq(&my_lock); // 释放锁并恢复中断
spin_unlock_irqrestore(&my_lock, flags); // 释放锁并恢复之前的中断状态

// 尝试获取锁
int spin_trylock(&my_lock); // 非阻塞尝试获取锁，成功返回非零

参考资料

接下来还是以前面字符设备 动态参数传递实验为基础，打开访问字符设备实验。 所以以前知识点 建议了解
在字符设备这块内容，所有知识点都是串联起来的，需要整体来理解，缺一不可，建议多了解一下基础知识
驱动-申请字符设备号
驱动-注册字符设备
驱动-创建设备节点
驱动-字符设备驱动框架
驱动-杂项设备
驱动-内核空间和用户空间数据交换
驱动-文件私有数据
Linux驱动之 原子操作
Linux驱动—原子操作

驱动-原子操作实验

实验源码 spinlock.c

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/kdev_t.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/atomic.h>
#include <linux/errno.h>

 
static spinlock_t spinlock_test;//定义spinlock_t类型自旋变量
static  int flag=1;
 static int open_test(struct  inode  *inode,struct file *file)
 {
   
   

    spin_lock(&spinlock_test); //自旋枷锁
    if(flag!=1){
   
     //判断标志位flag 的值是否等于1 
        spin_unlock(&spinlock_test); 
        return -EBUSY;
    }
    flag=0