linux驱动——并发控制

今天的内容回顾的是linux驱动开发中，并发控制的使用，那么问题来了，为什么我们需要进行并发控制？想要了解并发控制的话，那么我们先来认识一下什么是并发。

什么是并发呢？就是多个执行单元同时进行，但是这里要注意，我们所说的同时，只是宏观上面的同时，微观上还是有先后的顺序执行的。

说完并发，那么问题就接踵而至，同时对资源进行访问时，会产生什么情况呢？那就是传说中的竟态了，何谓竟态，就是并发执行的单元对共享资源的访问导致的竞争状态。

并发通常会发生在多CPU之间，单CPU之间进程间的并发，单CPU上进程和中断之间，还有单CPU上中断之间都会出现并发的情况。

现在，你大概知道了我们为什么要进行并发控制了，就是为了提高工作的效率。同时访问我们的共享资源的时候会出现一系列的问题，所以我们要进行相关的限制，那么并发控制有几种呢？

下面我们将对几种常见的并发控制机制进行相关的介绍：

常见的有以下几种：中断屏蔽，自旋锁，信号量，互斥锁，还有原子操作。

1.中断屏蔽

中断屏蔽不会产生进程调度，当前的进程会一直的执行，一般我们要求中断屏蔽的时间要尽可能的短，这样可以提高我们的效率，有些复杂的中断我们还将分为中断上半部和中断下半部，上半部放一些不能被打断执行的操作，下半部我们放一些可以被中断的操作，这样会使中断的利用率更高，关于中断的操作我会在之后继续的更新，这里只是简单的提一下。

如何在linux下实现中断屏蔽，我们经常使用以下几个函数来实现中断屏蔽：

//关闭中断   然后去访问共享的资源

local_irq_disable();

//使能中断

local_irq_enable()；

//保存当前的CPSR值并且关闭中断    然偶访问共享资源

local_irq_save();

//恢复中断之前的状态

local_irq_restore();

2.自旋锁

自旋锁是一种满目等待的锁，使用自旋锁的时候，他会关闭抢占，此时不会有进程的调度，在多CPU使用自旋锁时，会有个全局的标志位来控制进程间的并发，使用自旋锁的时候不允许有关可以睡眠的函数使用，因为这样会很浪费我们的CPU资源，自旋锁使用的场合通常是代码量很少的场合，他会不断的在那里等待条件的满足。

如何实现自旋锁：

//定义自旋锁

spinlock_t  lock;

//初始化自旋锁

void spin_lock_init(spinlock_t  * lock);

//获得自旋锁

void spin_lock(spinlock_t *lock) ;  或者int  spin_trylock(spinlock_t *lock);//尝试获得锁，若获得返回真，否则返回假。

//   ...   ...    执行相关的操作

//释放自旋锁

void spin_unlock(spinlock_t  *lock);

3.信号量（PV操作）

就是通常所说的PV操作，即申请资源和释放资源，他和自旋锁类似，只有得到信号量的进程，才可以访问共享资源，不同的是，当获取不到信号量时，信号量不会进行自旋的等待而是进入休眠等待状态，使用信号量时，当有些资源不能使用的时候，会引起进程的阻塞，我们需要注意的是，信号量不能使用在中断处理函数中。

如何实现信号量：

//定义信号量

struct semaphore sem;

//初始化信号量

sema_init(struct  semaphore *sem,int  value);

//获取信号量   有两种方式  先来说所第一种   如不能获取信号则进入不可中断的等待状态

void down(struct semaphore *sem);

//第二种获取信号量的方式   若不能获得信号量 进入可以被中断的等待状态      

void  down_interrupt(struct semaphore *sem);

//释放信号量   唤醒所有等待当前信号量的进程

void  up(struct semaphore *sem);

4.互斥锁

互斥锁是一种睡眠锁，他比信号量的效率更高，它的使用方法和信号量一样，唯一不同的是，信号量常用于P,V操作，当然也可以用作互斥，而互斥锁只是用来进行互斥的。

如何使用互斥锁：

//定义互斥锁

struct  mutex_lock mlock;

//初始化互斥锁

mutex_init(struct  mutex_lock * lock);

//获得互斥锁

mutex_lock(struct  mutex_lock  * lock);

//释放互斥锁

mutex_unlock(struct mutex_lock *lock);

5.原子操作

原子操作一般针对的是单个变量值的修改，使用这些方式会让变量的值修改的时候由原子特性。我们经常会在linux内核中使用，他提供了好多的函数，有些是把修改变量和判断放在一个函数中去做，另外原子操作是不能被中断的操作。

如何实现原子操作：

//定义原子变量

typedef struct {  int  counter;  } atomic_t;

atomic_t  v;

//设置原子变量的值为 i

void  atomic_set(atomic_t *v,int i);

//获得原子变量的值

#define atomic_read(v)   (*(volatile int * )&(v)->counter)

//原子变量的加和减

void  atomic_add(int  i ,atomic_t *v); //原子变量的值加 i

void  atomic_dec(int  i ,atomic_t  *v);//原子变量的值减i

//原子变量的自增与自jian

void  atomic_inc(atomic_t *v);

void  atomic_dec(atomic_t *v);

//操作并测试   函数操作后会测试原子变量的值是否为0，为0返回true ，否则返回false

int atomic_inc_and_test(atomic_t * v);

int atomic_dec_and_test(atomic_t * v);

int atomic_sub_and_test(int i ,  atomic_t * v);

//操作并返回   函数执行完直接返回的是原子变量的值

int  atomic_add_return(int i ,atomic_t  *v);

int  atomic_sub_return(int i ,atomic_t  *v);

int  atomic_inc_return(atomic_t  *v);

int  atomic_dec_return(atomic_t  *v);

好了，以上就是对linux下驱动中的并发控制的简单介绍，我们可以再闭上眼睛回忆一下都有哪些并发控制呢?

对的，回答对了，有中断屏蔽，自旋锁，信号量，互斥锁，还有原子操作。