Linux 设备驱动中的并发控制

一）并发与竞争

并发：是指几个进程同时在一个处理机上运行

竞争：是指两个或者以上的进程同时访问同一个资源而产生的。

并发的控制机制：原子变量操作、自旋锁、信号量、完成量。

 

二）原子变量操作

原子变量操作原理：原子操作，意思是，要么不执行，要执行就要执行完，在执行的过程中不被打断。需要硬件的支持，是架构相关的，类型和操作在 include/asm/atomic.h里定义，是用汇编语音来实现的。

原子变量的定义

typedef struct{

 volatile int counter;

} atomic_t;

使用volatile,编译器就不要对该类型进行优化，对该变量的访问只能是基于内存的，不要缓冲到寄存器。通过这样的类型定义的变量，不能直接加1或者减1，而要利用linux的对应的函数

 

三）自旋锁

原子操作不能满足复杂的内核设计需求，因此有必要提供别的机制，锁就是方式。Linux一般认为有2种锁：自旋锁和信号量。

自旋锁使用：

 首先定义： spinlock_t lock;

初始化： spin_lock_init(lock);

锁定：spin_lock(&lock);

临界区

解锁：spin_unlock(&lock);

注意事项：自旋锁是一种忙等待；自旋锁不能递归使用

 

四）信号量

信号量也是一种锁，有两种信号量：一种用于内核程序中，一种用于应用程序中。

信号量与自旋锁的区别在于：自旋锁是一种循环等待的机制；而信号量发现被锁了，就睡眠，直到被唤醒。这就要求能睡眠的进程才能使用信号量。

信号量是基于自旋锁来实现的

信号量的使用：

定义：semaphore sem;

初始化： init_MUTEX(sem);

锁定：down(&sem)

解锁：up(&sem);