linux互斥锁简介(内核态)

最新推荐文章于 2025-06-15 15:00:32 发布

o倚楼听风雨o

最新推荐文章于 2025-06-15 15:00:32 发布

阅读量6.1k

点赞数 2

分类专栏： linux常用机制文章标签：内核互斥锁互斥锁的应用互斥锁使用规则

linux常用机制专栏收录该内容

8 篇文章

订阅专栏

本文介绍了互斥锁的概念、数据结构及使用方法，并对比了互斥锁与信号量、自旋锁的区别，帮助读者理解何时选用互斥锁。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

一、什么是互斥锁
    1、概念
        互斥锁（Mutex）是在原子操作API的基础上实现的信号量行为。互斥锁不能进行递归锁定或解锁，能用于交互上下文但是不能用于中断上下文，同一时间只能有一个任务持有互斥锁，而且只有这个任务可以对互斥锁进行解锁。当无法获取锁时，线程进入睡眠等待状态。
        互斥锁是信号量的特例。信号量的初始值表示有多少个任务可以同时访问共享资源，如果初始值为1，表示只有1个任务可以访问，信号量变成互斥锁（Mutex）。但是互斥锁和信号量又有所区别，互斥锁的加锁和解锁必须在同一线程里对应使用，所以互斥锁只能用于线程的互斥；信号量可以由一个线程释放，另一个线程得到，所以信号量可以用于线程的同步。
    2、数据结构

struct mutex {
	/* 1: unlocked, 0: locked, negative: locked, possible waiters */
	atomic_t		count;
	spinlock_t		wait_lock;
	struct list_head	wait_list;
#if defined(CONFIG_DEBUG_MUTEXES) || defined(CONFIG_MUTEX_SPIN_ON_OWNER)
	struct task_struct	*owner;
#endif
#ifdef CONFIG_MUTEX_SPIN_ON_OWNER
	struct optimistic_spin_queue osq; /* Spinner MCS lock */
#endif
#ifdef CONFIG_DEBUG_MUTEXES
	void			*magic;
#endif
#ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
	struct lockdep_map	dep_map;
#endif
};

        结构体成员说明：
        1、atomic_t count;
        指示互斥锁的状态：1 没有上锁，可以获得；0 被锁定，不能获得。初始化为没有上锁。
        2、spinlock_t wait_lock;
        等待获取互斥锁中使用的自旋锁。在获取互斥锁的过程中，操作会在自旋锁的保护中进行。初始化为为锁定。
        3、struct list_head wait_list;
        等待互斥锁的进程队列。

二、如何使用互斥锁
    1、初始化
        mutex_init(&mutex); //动态初始化互斥锁
        DEFINE_MUTEX(mutexname); //静态定义和初始化互斥锁
    2、上锁
        void mutex_lock(struct mutex *lock);
        无法获得锁时，睡眠等待，不会被信号中断。
        int mutex_trylock(struct mutex *lock);
        此函数是 mutex_lock()的非阻塞版本，成功返回1，失败返回0。
        int mutex_lock_interruptible(struct mutex *lock);
        和mutex_lock()一样，也是获取互斥锁。在获得了互斥锁或进入睡眠直到获得互斥锁之后会返回0。如果在等待获取锁的时候进入睡眠状态收到一个信号(被信号打断睡眠)，则返回_EINIR。
    3、解锁
        void mutex_unlock(struct mutex *lock);

三、什么时候使用互斥锁
    1、互斥锁和信号量比较
        a、互斥锁功能上基本与二元信号量一样，但是互斥锁占用空间比信号量小，运行效率比信号量高。所以，如果要用于线程间的互斥，优先选择互斥锁。
    2、互斥锁和自旋锁比较
        a、互斥锁在无法得到资源时，内核线程会进入睡眠阻塞状态，而自旋锁处于忙等待状态。因此，如果资源被占用的时间较长，使用互斥锁较好，因为可让CPU调度去做其它进程的工作。
        b、如果被保护资源需要睡眠的话，那么只能使用互斥锁或者信号量，不能使用自旋锁。而互斥锁的效率又比信号量高，所以这时候最佳选择是互斥锁。
        c、中断里面不能使用互斥锁，因为互斥锁在获取不到锁的情况下会进入睡眠，而中断是不能睡眠的。