并发控制&互斥锁

并发控制的解决办法是保证对共享资源的互斥访问，所谓的互斥访问是指一个执行单元在访问共享资源的时候,其他的执行单元被禁止访问。

访问共享资源的代码区域称为临界区，临界区需要被以某种互斥机制加以保护。

互斥机制：

中断屏蔽  原子操作  自旋锁  信号量  互斥体都是Linux设备驱动中采用的互斥途径

 

中断屏蔽

只能解决本CPU，无法解决SMP多CPU引发的竞态

 

原子操作

定义原子变量： static atomic_t xxx_available() = ATOMIC_INIT(1);

atomic_inc

atomic_dec

 

自旋锁

主要针对SMP或单CPU但内核可抢占的情况

Spin Lock：原地打转

how to use:

定义自旋锁 spinlock_t lock;

初始化自旋锁 spin_lock_init(&lock);

获得自旋锁  spin_lock(&lock)   spin_trylock(&lock)

...//临界区

释放自旋锁  spin_unlock(&lock)

 

1.只有在占用锁时间短的情况下使用才合理

2.可能导致死锁 

3.在自旋锁锁定期间不能调用可能引起进程调度的函数 copy_from_user() msleep() kmalloc()等，否则可能导致内核崩溃

 

此外还有，读写锁rwlock ，顺序锁 seqlock，读-复制-更新（RCU read-copy-update）

 

 

信号量

Semaphore

定义信号量 struct semaphore sem;

初始化信号量 void sema_init(struct semaphore *sem,int val)

获得信号量 void down(struct semaphore *sem)    down_interruptible()    down_trylock()

释放信号量 void up(struct semaphore *sem)

与自旋锁不同的是，当获取不到信号量时，进程不会原地打转，而是进入休眠等待状态

 

 

互斥体

mutex

定义并初始化互斥体 struct mutex crazy_mutex;   mutex_init(&crazy_mutex)

获得互斥体 void  mutex_lock(struct mutex* lock)  

                    int mutex_lock_interruptible(struct mutex *lock)

                    int mutex_trylock(struct mutex *lock)

释放互斥体  void  mutex_unlock(struct mutex *lock)

 

1.当锁不能被获取时，使用互斥体的开销是进程上下文切换的时间，而自旋锁的开销是等待获取自旋锁。若临界区比较小，可使用自旋锁，若临界区很大，则使用互斥体。

2.互斥体所保护的临界区可包含可能引起阻塞的代码，而自旋锁则绝对要避免用来保护这样代码的临界区。因为阻塞意味着要进行进程的切换，如果进程被切换出去后，另一个进程企图获取本自旋锁，死锁就会发生。

3.互斥体存在于进程上下文，因此，如果被保护的共享资源需要在中断或软中断情况下使用，则应选择自旋锁。

 

完成量

定义完成量 struct completion com;

初始化完成量 init_completion(&com);

 等待完成量  void wait_for_completion(struct completion *c)

唤醒完成量  void complete(struct completion *c)    void complete_all(struct completion *c)