Linux设备驱动程序 之 信号量和互斥体

概念

一个信号量本质是一个整数值,它和一堆函数联合使用,这一对函数通常称为P和V;希望进入临界区的进程将在相关信号量上调用P;如果信号量的值大于零,则该值会减少1,进程可以继续执行;相反,如果信号量的值为0或者更小,则进程必须等待知道其他人释放该信号量;对信号量的解锁通过调用V完成;该函数增加信号量的值,并在必要时唤醒等待的进程;

当信号量用于互斥时(即避免多个进程同时在一个临界区中运行),信号量 的值应该初始化为1;这种信号量在任何给定时刻只能由单个进程或者线程拥有;这种使用模式下,一个信号量有时也成为一个互斥体(mutex),它是互斥的简称;

Linux内核汇总几乎所有的信号量均用于互斥体;

信号量的使用

Linux内核遵守上述语义提供了信号量的实现,要使用信号量,内核代码必须包含<linux/semaphore.h>,相关的类型是struct semaphore;

实际的信号量可以通过集中途径来生命和初始化;

直接创建信号量,其中val参数是赋予一个信号量的初始值;

Linux中P函数被称为down–或者这个名字的变种;该类函数减小了信号量的值,它也许会将调用者置于休眠状态,然后等待信号量变为可用,之后授予调用者对保护资源的访问;作为通常规则,我们不应该使用非中断的操作;down的几个变种函数都有返回值,需要始终进行检查;

Linux中V函数被称为up,该函数增加了信号量的值,使用该函数后,调用者不再拥有该信号量;任何down操作都需要对应进行up操作,特别注意在错误分支中对已持有信号量的释放;

读写信号量的使用

许多任务可以划分成两种不同的工作类型:一些任务只需要读取受保护的数据结构,而其他的则必须做出修改;允许多个并发读取是可能的,只要它们中没有哪个要做修改;这样做可以大大的提高性能,以内容只读任务可以并行的完成它们的工作,而不需要等待其他读取者退出临界区;

内核中为这种情形提供了一种特殊的信号量类型,rwsem,虽然使用比较少,但偶尔也比较有用;

使用rwsem必须包含头文件<linux/rwsem.h>,对应的数据类型是struct rw_semaphore;

在使用之前需要使用init_rwsem宏进行初始化;

 

down_read系列函数提供了对保护资源的只读访问,可以和其他读取者并发的访问;down_write则提供了对保护资源的写访问,与其他读写着互斥;一个rwsem允许一个写入者和多个读取者拥有该信号量;up_xxx操作则用于释放已经持有的信号量;

 

互斥体的使用

Linux内核互斥体之前是以val为1的信号量存在的,现在已经单独实现;使用互斥体需要包含<linux/mutex.h>头文件;

mutex_init宏完成对互斥量的初始化;

 

其中包含了一些列的lock与unlock操作,如下所示,其中mutex_lock_xxx表示在进入临界区之前加锁的操作,mutex_unlock操作表示退出临界区的解锁的操作;

 

本文链接:Linux设备驱动程序 之 信号量和互斥体

转载声明:转载请注明来源:Linux TCP/IP Stack,谢谢!


发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注