并发与竞争

最新推荐文章于 2024-08-15 20:17:49 发布

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博客介绍了并发的概念，包括多线程、抢占式、中断程序和多核核间并发访问。重点阐述了实现临界区保护的方式，如原子操作适用于简单整数或位操作，自旋锁用于短时期轻量级加锁，信号量可休眠但不能用于中断，互斥体一次仅允许一个线程访问共享资源。

并发：多个用户同时访问同一个资源
1.多线程并发访问
2.抢占式并发访问
3.中断程序并发访问
4.SMP(多核)核间并发访问
使用如下方式来实现对临界区的保护：

1.原子操作

主要用于对保护的数据是一个简单的整数或者简单位操作时用

typedef struct {
  int counter;
} atomic_t;
atomic_t v = ATOMIC_INIT(0); //定义并初始化原子变零 v=0 
atomic_set(10); //设置 v=10 
atomic_read(&v); //读取 v 的值，肯定是 10 
atomic_inc(&v); //v 的值加 1，v=11

2.自旋锁

等待自旋锁的线程会一直处于自旋状态，这样会浪费处理器时间，
降低系统性能，所以自旋锁适用于短时期的轻量级加锁
（被保护的临界区不能调用能够引起睡眠和阻塞的API函数）

spinlock_t lock;    //自旋锁
spin_lock_init(&lock);
spin_lock_irqsave(&lock, flags) //获取锁
//临界区
spin_unlock_irqrestore(&lock, flags) //释放锁

其它：
读写自旋锁：一次只能允许一个写操作，没有写操作时可以进行多个读操作
顺序锁：实现同时读写，但是不能进行并发的写操作

3.信号量

计数型信号量，可以进行休眠，所以不能用在中断

struct semaphore sem;//定义信号量 
sema_init(&sem, 1)；//初始化信号量 
down(&sem);        //申请信号量 
//临界区 
up(&sem);        //释放信号量

4.互斥体

一次只有一个线程可以访问共享资源，mutex不能递归上锁和解锁

struct mutex lock; //定义一个互斥体 
mutex_init(&lock); //初始化互斥体 
mutex_lock(&lock); //上锁 
 //临界区 
mutex_unlock(&lock); //解锁