mutex简介



/linux/include/linux/.h

struct mutex {
          /* 1: unlocked, 0: locked, negative: locked, possible waiters */
          atomic_t                count;  // 初始化为没有上锁
          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; 初始化为未锁定。
          struct list_head        wait_list;  // 等待互斥锁的进程队列。
   
  #ifdef CONFIG_DEBUG_MUTEXES
          struct thread_info      *owner;
          const char              *name;
          void                    *magic;
  #endif
 
  #ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
          struct lockdep_map      dep_map;
  #endif
};

二、作用及访问规则：

互斥锁主要用于实现内核中的互斥访问功能,内核互斥锁是在原子 API 之上实现的，但这对于内核用户是不可见的;对它的访问必须遵循一些规则：

 1. 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;
 2. 互斥锁不能进行递归锁定或解锁;
 3. 一个互斥锁对象必须通过其API初始化，而不能使用memset或复制初始化;
 4. 一个任务在持有互斥锁的时候是不能结束的;
 5. 互斥锁所使用的内存区域是不能被释放的;
 6. 使用中的互斥锁是不能被重新初始化的;
 7. 并且互斥锁不能用于中断上下文;
 
但是互斥锁比当前的内核信号量选项更快，并且更加紧凑，因此如果它们满足您的需求，那么它们将是您明智的选择。

四、操作：

1、定义并初始化：

struct mutex mutex;

mutex_init(&mutex);

# define mutex_init(mutex) \
 do { \
  static struct lock_class_key __key; \
  __mutex_init((mutex), #mutex, &__key); \
 } while (0)

void __mutex_init(struct mutex *lock, const char *name, struct lock_class_key *key)

{

 atomic_set(&lock->count, 1);

 spin_lock_init(&lock->wait_lock);

 INIT_LIST_HEAD(&lock->wait_list);

 debug_mutex_init(lock, name, key);

}

直接定义互斥锁mutex并初始化为未锁定，count为1，wait_lock为未上锁，等待队列wait_list为空。

2、获取互斥锁：

(1)具体参见linux/kernel/mutex.c

void __sched mutex_lock(struct mutex *lock);

/*
获取互斥锁；实际是给count做自减操作，然后使用本身的自旋锁进入临界区操作；若互斥锁可以获得，则直接获取，跳出；
否则进入循环反复测试互斥锁的状态；获取则退出循环，否则设置当前进程的状态为不可中断状态，解锁自身的自旋锁，进入睡眠状态，待被在调度唤醒时，再获得自身的自旋锁，进入新一次的查询其自身状态(该互斥锁的状态)的循环。
*/

(2)具体参见linux/kernel/mutex.c

int __sched 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)具体参见linux/kernel/mutex.c

int __sched mutex_trylock(struct mutex *lock);

试图获取互斥锁，如果成功获取则返回1，否则返回0，不等待。

3、释放互斥锁：

具体参见linux/kernel/mutex.c

void mutex_unlock(struct mutex *lock);

释放被当前进程获取的互斥锁;该函数不能用在中断上下文中，而且不允许去释放一个没有上锁的互斥锁。

五、使用形式：

struct mutex mutex;

mutex_init(&mutex); /*定义*/

...

mutex_lock(&mutex); /*获取互斥锁*/

... /*临界资源*/

mutex_unlock(&mutex); /*释放互斥锁*/

参考：https://yq.aliyun.com/articles/64850