Linux核心--並發【轉】

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為什麼會產生並發

1、多個使用者同時登陸的時候，他們有可能在任何時刻以任意的組合調用核心代碼。

2、smp系統可能同時在不同的處理器上執行你的代碼。

3、核心代碼是搶佔式的，你的程式有可能隨時被剝奪掉處理器。

4、裝置中斷可能導致並發的非同步事件。

5、核心也提供了各種延遲代碼執行機制，如工作隊列等，任務隊列和定時器，它可以使你在與當前進程無關的方法中運行代碼

並髮帶來的影響

並發產生了競爭條件，比如兩個進程同時訪問相同的硬體資源

應對的基本原則是：盡量避免共用資料

如果無法避免那就一定要注意共用的資料。

Linux 的 訊號量

#include <linux/semaphore.h>

/** Copyright (c) 2008 Intel Corporation* Author: Matthew Wilcox <[email protected]>** Distributed under the terms of the GNU GPL, version 2** Please see kernel/semaphore.c for documentation of thesefunctions*/#ifndef __LINUX_SEMAPHORE_H#define __LINUX_SEMAPHORE_H#include <linux/list.h>#include <linux/spinlock.h>/* Please don‘t access any members of this structure directly */struct semaphore {    raw_spinlock_t lock;    unsigned int count;    struct list_head wait_list;};#define __SEMAPHORE_INITIALIZER(name , n){    .lock = __RAW_SPIN_LOCK_UNLOCKED((name).lock),    .count = n,    .wait_list = LIST_HEAD_INIT((name).wait_list),} #define DEFINE_SEMAPHORE(name) struct semaphore name = __SEMAPHORE_INITIALIZER(name , 1)static inline void sema_init(struct semaphore *sem, int val){    static struct lock_class_key __key;    *sem = (struct semaphore) __SEMAPHORE_INITIALIZER(*sem, val);    lockdep_init_map(&sem->lock.dep_map , "semaphore ->lock", &__key , 0);}extern void down(struct semaphore *sem);extern int __must_check down_interruptible(struct semaphore *sem);extern int __must_check down_killable(struct semaphore *sem);extern int __must_check down_trylock(struct semaphore *sem);extern int __must_check down_timeout(struct semaphore *sem, long jiffies);extern void up(struct semaphore *sem);#endif /* __LINUX_SEMAPHORE_H */

down方法將訊號量的值減一然後等到訊號量的值大於等於零繼續執行。

down_interruptible跟down類似但是可以被中斷，建議使用這個API，只使用down容易造成該線程永遠無法退出。

一般的使用方法是：

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

讀寫訊號量

一種常見的訊號量，針對共用檔案，允許多個線程同時讀，而讀的時候不允許寫。在同一時間只允許一個線程寫。

#include <linux/rwsem.h>

自旋鎖

自旋鎖最初是為了SMP系統設計的，實現在多處理器情況下保護臨界區。
自旋鎖只有兩種狀態，上鎖，未上鎖，經常被用來確保一段代碼的原子性

spinlock API:

void spin_lock(spinlock_t *lock);void spin_lock_irqsave(spinlock_t *lock , unsigned long flags);void spin_lock_irq(spinlock_t *lock);void spin_lock_bh(spinlock_t *lock);

讀寫自旋鎖

linux核心提供了讀寫自旋鎖，實際上它與讀寫訊號量很相似。

上鎖的要求

1、如果你在自己的代碼裡實現了一個裝置鎖，而你也要套用到linux核心提供的鎖，請先把自己的鎖鎖上，再把系統的鎖鎖上。

2、如果你使用訊號量和自旋鎖，請先down訊號量，再使用自旋鎖。

3、確保自旋鎖內沒有其他的鎖，以防系統被死結。

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