2、嵌入式设备驱动开发中的内核核心框架与锁机制

嵌入式设备驱动开发中的内核核心框架与锁机制

1. 引言

在嵌入式设备驱动开发中，Linux 内核提供了一系列强大的核心框架和功能，旨在减少开发工作量。我们将重点探讨内核锁定 API、工作延迟机制以及中断管理等内容，这些都是驱动开发中不可或缺的部分。

2. 技术要求

要理解和掌握后续内容，你需要具备以下条件：
- 高级计算机架构知识和 C 编程技能
- 可从 https://github.com/torvalds/linux 获取的 Linux 内核 4.19 源代码

3. 内核锁定 API 和共享对象

3.1 共享资源与同步机制

当一个资源可以被多个竞争者访问时，就称其为共享资源。为了确保资源的独占访问，操作系统需要进行同步操作。现代操作系统通常依赖硬件支持的原子操作来实现同步，简单系统也可通过禁用中断来保证原子性。

常见的同步机制有：
- 锁 ：用于互斥访问，一个竞争者持有锁时，其他竞争者被排除在外。内核中常见的锁原语有自旋锁和互斥锁。
- 条件变量 ：主要用于感知或等待资源状态的变化。Linux 内核未直接实现条件变量，但提供了等待队列和完成队列来实现类似功能。

3.2 自旋锁

3.2.1 自旋锁的原理

自旋锁是基于硬件的锁定原语，依赖硬件提供的原子操作。它主要用于不允许或不需要睡眠的原子上下文，如中断处理或禁用抢占时，也可作为跨 CPU 的锁定原语。

自旋锁的工作流程如下：