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Linux内核的同步机制

2009-05-04 20:19:27 来源:与非网


        该函数功能与down类似,不同之处为,down不会被信号(signal)打断,但down_interruptible能被信号打断,因此该函数有返回值来区分是正常返回还是被信号中断,如果返回0,表示获得信号量正常返回,如果被信号打断,返回-EINTR。 

        int down_trylock(struct semaphore * sem); 

        该函数试着获得信号量sem,如果能够立刻获得,它就获得该信号量并返回0,否则,表示不能获得信号量sem,返回值为非0值。因此,它不会导致调用者睡眠,可以在中断上下文使用。

void up(struct semaphore * sem); 

        该函数释放信号量sem,即把sem的值加1,如果sem的值为非正数,表明有任务等待该信号量,因此唤醒这些等待者。 

        信号量在绝大部分情况下作为互斥锁使用,下面以console驱动系统为例说明信号量的使用。 

        在内核源码树的kernel/printk.c中,使用宏DECLARE_MUTEX声明了一个互斥锁console_sem,它用于保护console驱动列表console_drivers以及同步对整个console驱动系统的访问。 

        其中定义了函数acquire_console_sem来获得互斥锁 console_sem,定义了release_console_sem来释放互斥锁console_sem,定义了函数 try_acquire_console_sem来尽力得到互斥锁console_sem。这三个函数实际上是分别对函数down,up和 down_trylock的简单包装。 

        需要访问console_drivers驱动列表时就需要使用acquire_console_sem来保护console_drivers列表,当访问完该列表后,就调用release_console_sem释放信号量console_sem。 

        函数console_unblank,console_device, console_stop,console_start,register_console和unregister_console都需要访问 console_drivers,因此它们都使用函数对acquire_console_sem和release_console_sem来对 console_drivers进行保护。

四、读写信号量(rw_semaphore) 

        读写信号量对访问者进行了细分,或者为读者,或者为写者,读者在保持读写信号量期间只能对该读写信号量保护的共享资源进行读访问,如果一个任务除了需要读,可能还需要写,那么它必须被归类为写者,它在对共享资源访问之前必须先获得写者身份,写者在发现自己不需要写访问的情况下可以降级为读者。读写信号量同时拥有的读者数不受限制,也就说可以有任意多个读者同时拥有一个读写信号量。 

        如果一个读写信号量当前没有被写者拥有并且也没有写者等待读者释放信号量,那么任何读者都可以成功获得该读写信号量;否则,读者必须被挂起直到写者释放该信号量。如果一个读写信号量当前没有被读者或写者拥有并且也没有写者等待该信号量,那么一个写者可以成功获得该读写信号量,否则写者将被挂起,直到没有任何访问者。因此,写者是排他性的,独占性的。 

        读写信号量有两种实现,一种是通用的,不依赖于硬件架构,因此,增加新的架构不需要重新实现它,但缺点是性能低,获得和释放读写信号量的开销大;另一种是架构相关的,因此性能高,获取和释放读写信号量的开销小,但增加新的架构需要重新实现。在内核配置时,可以通过选项去控制使用哪一种实现。 

        读写信号量的相关API有:

DECLARE_RWSEM(name) 

        该宏声明一个读写信号量name并对其进行初始化。

void init_rwsem(struct rw_semaphore *sem); 

        该函数对读写信号量sem进行初始化。

void down_read(struct rw_semaphore *sem); 

        读者调用该函数来得到读写信号量sem。该函数会导致调用者睡眠,因此只能在进程上下文使用。

int down_read_trylock(struct rw_semaphore *sem); 

        该函数类似于down_read,只是它不会导致调用者睡眠。它尽力得到读写信号量sem,如果能够立即得到,它就得到该读写信号量,并且返回1,否则表示不能立刻得到该信号量,返回0。因此,它也可以在中断上下文使用。

void down_write(struct rw_semaphore *sem); 

        写者使用该函数来得到读写信号量sem,它也会导致调用者睡眠,因此只能在进程上下文使用。

int down_write_trylock(struct rw_semaphore *sem); 

        该函数类似于down_write,只是它不会导致调用者睡眠。该函数尽力得到读写信号量,如果能够立刻获得,就获得该读写信号量并且返回1,否则表示无法立刻获得,返回0。它可以在中断上下文使用。

void up_read(struct rw_semaphore *sem); 

        读者使用该函数释放读写信号量sem。它与down_read或down_read_trylock配对使用。如果down_read_trylock返回0,不需要调用up_read来释放读写信号量,因为根本就没有获得信号量。

void up_write(struct rw_semaphore *sem); 

        写者调用该函数释放信号量sem。它与down_write或down_write_trylock配对使用。如果down_write_trylock返回0,不需要调用up_write,因为返回0表示没有获得该读写信号量。

void downgrade_write(struct rw_semaphore *sem); 

本文来源于与非网 http://www.eefocus.com
原文地址:http://www.eefocus.com/article/09-05/4322404080527mrAa.html
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