linux中同步和异步机制

一.并发控制
(1)自旋锁
得不到资源，会原地打转，直到获得资源为止
定义自旋锁

	spinlock_t spin;

初始化自旋锁

	spin_lock_init(lock);

获得自旋锁

	spin_lock(lock);获得自旋锁，如果能立即获得，则马上返回，否则自旋在那里，直到该自旋锁的保持者释放
	spin_trylock(lock);尝试获得自旋锁，如果能立即获得，它获得并返回真，否则
立即返回假，实际上，不再“在原地打转”

       释放自旋锁

	spin_unlock(lock);与spin_trylock或者spin_lock配对使用

使用方法：

spinlock_t lock;
spin_lock_init(&lock);

spin_lock(&lock);//获取自旋锁，保护临界区
...//临界区
spin_unlock(&lock);//解锁  

eg:使用自旋锁使设备只能被一个进程打开

int xxx_count=0;
static int xxx_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
	...
	spinlock(&xxx_lock);
	if(xxx_count)
	{
		spin_unlock(&xxx_lock);
		return -EBUSY;
	}
	xxx_count++;
	spin_unlock(&xxx_lock);
	...
	return 0;
}                
static int xxx_release(struct inode *inode,struct file *filp)
{
	...
	spinlock(&xxx_lock);
	xxx_count--;
	spin_unlock(&xxx_lock);
	
	return 0;
}    

(2)信号量
得不到资源，会进入休眠状态   
定义信号量

struct semaphore sem;

初始化信号量

void sema_init(struct semaphore *sem,int val);初始化并设置为val
void init_MUTEX(struct semaphore *sem);初始化并设置为1
void init_MUTEX_LOCKED(struct semaphore *sem);初始化并设置为0

下面两个宏用于定义并初始化信号量的“快捷方式”

DECLARE_MUTEX(name);初始化并设置为1
DECLARE_MUTEX_LOCKED(name);初始化并设置为0                                      	获得信号量
void down(struct semaphore *sem);会导致休眠，不能在中断上下文使用
int down_interruptible(struct semaphore *sem);不会导致休眠，可在中断上下文使用

使用down_interruptible()获得信号量时，常对返回值进行检查

if(down_interruptible(&sem))
{
	return -ERESTARTSYS;
}                      

释放信号量

void up(struct semaphore *sem);释放信号量sem，唤醒等待者

使用方法：

DECLARE_MUTEX(mount_sem);
down(&mount_sem);获取信号量，保护临界区
...
critical section //临界区
...
up(&mount_sem);//释放信号量

eg:使用信号量实现设备只能被一个进程打开

static DECLARE_MUTEX(xxx_lock);//定义互斥锁
static int xxx_open(struct inode *inode,struct file *filp)
{
	...
	if(down_trylock(&xxx_lock))//获得打开锁
		return -EBUSY;//设备忙
	...
	return 0;
}                
static int xxx_release(struct inode *inode,struct file *filp)
{
	up(&xxx_lock);//释放打开锁
	return 0;
}                

总结:在多CPU中需要自旋锁来互斥，当进程占用资源时间较长，使用信号量。当所要保护的临界区访问时间较短，用自旋锁，它节省了上下文切换的时间。
     信号量所保护的临界区可包含可能引起阻塞的代码，自旋锁不能包含。阻塞意味着进行进程的切换，如果进程被切换出去后，另一个进程企图获取本自旋锁，死锁会发生。
     信号量存在进程上下文，如果被保护的共享资源需要在中断或软中断情况下使用，只能使用自旋锁，如果一定要使用信号量，只能通过down_trylock()方式进行,不能获取就立即返回避免阻塞。
     自旋锁会导致死循环，锁定期间不允许阻塞，锁定的临界区要小。
(3)互斥体
信号量已经可以实现互斥的功能，但是mutex还是在linux中真实存在
定义并初始化

	struct mutex my_mutex;
	mutex_init(&my_mutex);

获取互斥体

void fastcall mutex_lock(struct mutex *lock);
int fastcall mutex_lock_interruptible(strutct mutex *lock);
int fastcall mutex_trylock(struct mutex *lock);

释放互斥体

void fastcall mutex_unlock(struct mutex *lock);

使用方法

struct mutex my_mutex;
mutex_init(&my_mutex);

mutex_lock(&my_mutex);
...//临界资源
mutex_unlock(&my_mutex);