3、Linux内核同步机制与工作延迟机制深度解析

Linux内核同步机制与工作延迟机制深度解析

1. 内核锁机制概述

在Linux内核编程中，锁机制是保障数据一致性和并发控制的关键。其中，互斥锁（mutex）是一种常用的同步原语，具有以下重要特性：
- 同一时间仅一个任务可持有互斥锁。
- 只有持有锁的任务才能解锁。
- 不允许多次解锁。
- 不支持递归锁定。
- 互斥锁对象必须通过API进行初始化，禁止使用 memset 或复制操作。
- 持有互斥锁的任务不能退出。
- 持有锁所在的内存区域不能被释放。
- 已持有的互斥锁不能重新初始化。
- 互斥锁不能用于硬件或软件中断上下文，如小任务（tasklets）和定时器。

为避免在持有互斥锁时进入睡眠状态，可采用尝试加锁（try-lock）方法。自旋锁和互斥锁的API都提供了相应的尝试加锁函数，分别是 spin_trylock() 和 mutex_trylock() 。这两个函数在加锁失败时返回0，成功时返回1。以下是使用示例：

// 自旋锁尝试加锁示例
static DEFINE_SPINLOCK(foo_lock);
static void foo(void)
{
    if (!spin_trylock(& foo_lock)) {
        /* Failure! the spinlock is already locked */
        return;
    }
    /* reaching this part of