Linux信号量的实现（笔记）

一、普通信号量

Linux内核编程中要使用信号量，代码必须包括<asm/semaphore.h>头文件，信号量的结构体是struct semaphore，可以通过集中途径来声明和初始化。

一是直接创建信号量，通过void sema_init(struct semaphore *sem, int val);来完成，其中val是赋予信号量的初值。

 

更简单的是内核提供了一组辅助函数和宏：

DECLARE_MUTEX(name);//信号量name的值被初始化为1

DECLARE_MUTEX_LOCKED(name);//name的值被初始化为0

 

如果互斥体必须在运行时被初始化，应该使用下面的函数之一：

void init_MUTEX(struct semaphore *sem);

void init_MUTEX_LOCKED(struct semaphore *sem);

 

 

要获取信号量有三个版本的函数可以使用：

void down(struct semaphore *sem);

int down_interruptible(struct semaphore *sem);

int down_trylock(struct semaphore *sem);

 

down减小信号量的值，并在必要时一直等待。down_interruptible完成相同工作，但操作可中断。down_trylock永远不会休眠，如果信号量在调用时不可获得，那么会立即返回一个非零值。

 

 

归还信号量的是：

void up(struct semaphore *sem);

 

二、特殊信号量

Linux内核还提供了一种特殊的信号量：读者/写者信号量struct rw_semaphore，头文件是<linux/rwsem.h>。

该信号量的初始化必须通过以下函数显式的初始化：

void init_rwsem(struct rw_semaphore * sem);

 

对于只读访问，要获得信号量可以使用：

void down_read(struct rw_semaphore *sem);

int down_read_trylock(struct rw_semaphore *sem);

void up_read(struct rw_semaphore *sem);

对于受保护资源的只读访问，多个读者可以并发访问，需要注意的是down_read_trylock在获得信号量时会返回非零值，这与其他大多数linux内核函数不同。

 

对于写者的接口：

void down_write(struct rw_semaphore *sem);

int down_write_trylock(struct rw_semaphore *sem);

void up_write(struct rw_semaphore *sem);

void downgrade_write(struct rw_semaphore *sem);

前三种与读者的对应函数行为相似。对于downgrade_write，当某个快速改变获得了写入者锁，而其后是更长时间的只读访问的话，可以在结束修改之后调用downgrade_write，来允许其他读者访问；也就是说，该函数把写者降级为读者，当写者在保持写信号量的期间，读者是无法访问被信号量保护的资源的，对于那些当前条件下不需要写访问的写者，可以通过该函数将其将为读者，使得等待访问的读者可以立刻访问，从而增加了并发性，提高了效率。

 

写者与读者相比拥有更高的优先级，当某个写者完成其工作之前，不会允许读者获得访问。