windows驱动开发——锁、死锁、以及同步

表格中描述的是常用的同步机制，这些机制的相关描述以及他们在windows系统下面的实现。

同步方法	描述	Windows下的机制
Interlocked operations	提供原子的算术，逻辑，和列表操作，不仅是多线程安全的同时也是多处理器安全的	InterlockedXxx and ExInterlockedXxx routines
Mutexes	提供内存的互斥访问权限	Spin locks, fast mutexes, kernel mutexes, synchronization events
Shared/exclusive lock	运行一个线程专享写多个线程共享读	Executive resources
Counted semaphore	允许固定大小的获取权限	Semaphores

原子锁的实现需要处理器汇编的支持，因而可以在所有的IRQL级别上面使用。InterlockedXxx 例程能够运行在可换页数据当中。

一个互斥体保证共享资源的专有访问权限，任意能够保证互斥专有权限的锁都能被认为是互斥体。比如，自旋锁和同步事件都可以被认为是互斥体，因为当一个同步事件被唤醒的时候，仅有一个线程能够获取访问权限，同样自旋锁在并发条件下最多只能有一个线程能够被选中执行。互斥体的类型依赖于互斥体的使用环境，选择互斥体需要遵循下列规则：

1 互斥体可以运行的IRQL级别，也就是互斥体可以在哪一级IRQL当中获取和释放

2 获取互斥体是否会提升当前的IRQL？如果IRQL得到提升，那么原来的IRQL被保存在哪里？

3 是否互斥体的释放和获取必须在同一个线程环境上下文当中？

4 互斥体是否能够被递归获取，也就是说一个线程能否在不释放互斥体的条件下，再次获取该互斥体？

5 当一个持有互斥体的线程被终止而没有释放互斥体会出现什么情况？

互斥体类型	IRQL限制	递归和线程方面的细节
Interrupt spin lock	获取的时候提升IRQL到DIRQL并且返回之前的IRQL给调用者	不能递归获取，获取和释放在同一个线程上下文
Spin lock	获取的时候提升IRQL到DISPATCH_LEVEL并且返回之前的IRQL给调用者	不能递归获取，获取和释放在同一个线程上下文
Queued spin lock	获取的时候提升IRQL到DISPATCH_LEVEL并且保存之前的IRQL在一个锁持有者句柄当中	不能递归获取，获取和释放在同一个线程上下文
Fast mutex	获取的时候提升IRQL到APC_LEVEL并且保存之前的IRQL到锁当中	不能递归获取，获取和释放在同一个线程上下文
Kernel mutex (a kernel dispatcher object)	在获取的时候进入代码互斥区域，在释放的时候离开代码互斥区域	可以递归获取，获取和释放在同一个线程上下文
Synchronization event (a kernel dispatcher object)	获取并不会改变IRQL，在小于等于APC_LEVEL级别等待，而在小于等于DISPATCH_LEVEL级别激发	不能递归获取，获取和释放不需要在同一个线程上下文
Unsafe fast mutex	获取的时候不改变IRQL并且在小于等于APC_LEVEL级别下面释放	不能递归获取，释放和获取在同一个线程上下文

共享互斥锁也被称为读写锁，允许一个线程进行专享的写操作，而其他的线程进行共享的读操作。计数信号量和互斥体一样，只不过可以出现多个线程同时获取信号量。

Windows同步机制	描述	IRQL限制
InterlockedXxx routines	在换页内存上执行原子的算术和逻辑运算	能够在任何IRQL当中获取
Spin locks	在非换页内存上提供专享的内存访问	在IRQL <= DISPATCH_LEVEL级别上获取
ExInterlockedXxx routines	执行算术、逻辑和列表控制的原子操作，不仅是多线程安全的同样也是多处理器安全的	在IRQL <= DISPATCH_LEVEL级别上访问 SList 历程; 其他历程可以在任意IRQL上面访问
Fast mutexes	在APC_LEVEL级别保护数据，同时防止线程被打断	在IRQL <= APC_LEVEL级别上获取
Executive resources	允许一个线程专享写而其他的线程共享读	在IRQL<=APC_LEVEL级别上获取
Kernel dispatcher objects (events, kernel mutexes, semaphores, timers, files, threads, processes)	在IRQL<=APC_LEVEL级别上提供不同形式的同步，能够和用户模式下的应用程序同步	在 IRQL <= APC_LEVEL下等待; 在IRQL <= DISPATCH_LEVEL下激发
Callback objects	在IRQL<=DISPATCH_LEVEL内核模式下面提供代码同步，能够用于驱动之间同步	在 IRQL <= DISPATCH_LEVEL被通知; 回调例程运行在激发线程的上下文当中，和激发线程的IRQL一样

自旋锁和它的名称所暗示的一样：当一个线程拥有自旋锁的时候，其他的线程在内存的某一个位置上通过忙等待自旋，直到锁是可用的。也就是说线程并不会阻塞，而是继续保持CPU的控制权，以防止执行相同或者更低IRQL中的代码。自旋锁是一个没有完全公开的