信号量

来源：互联网发布：电气cad绘图软件编辑：程序博客网时间：2024/06/14 11:57

信号量：

Linux 内核的信号量在概念和原理上与用户态的信号量是一样的，

但是它不能在内核之外使用，只能在内核中，它是一种睡眠锁.

如果有一个任务想要获得已经被占用的信号量时，信号量会将这个进程放入一个等待队列， 然后让其睡眠，

当持有信号量的进程将信号释放后，处于等待队列中的任务将被唤醒，并让其获得信号量.

1，信号量在创建时需要设置一个初始值，表示允许有几个任务同时访问该信号量保护的资源.

初始值为 1 就变成互斥锁 ( Mutex ) ，即同时只能有一个任务可以访问信号量保护的资源.

2，当任务访问完被信号量保护的共享资源后，必须释放信号量，释放信号量通过把信号量的值加 1 实现.

如果释放后信号量的值为非正数，表明有任务等待当前信号量，因此要唤醒等待该信号量的任务.

定义信号量 struct semaphore：

信号量的实现也是与体系结构相关的，定义在 < asm/semaphore.h > 中，

struct semaphore 类型用来表示信号量.

eg： struct semaphore sem;

初始化信号量 sema_init init_MUTEX init_MUTEX_LOCKED ：

void sema_init ( struct semaphore *sem , int val )

该函数用于初始化设置信号量的初值，它设置信号量 sem 的值为 val .

初始化一互斥锁 MUTEX：

void init_MUTEX ( struct semaphore *sem )

该函数用于初始化一个互斥锁，即它把信号量 sem 的值设置为 1.

void init_MUTEX_LOCKED ( struct semaphore *sem)

该函数也用于初始化一个互斥锁，但是它把信号量 sem 的值设置为 0，即一开始就处在已锁状态.

初始化定义一步完成 DECLARE_MUTEX DECLARE_MUTEX_LOCKED ：

定义与初始化的工作可由如下宏一步完成：

DECLARE_MUTEX ( name )

定义一个信号量 name，并初始化她的值为 1 .

DECLARE_MUTEX_LOCKED ( name )

定义一个信号量 name ，但把它的初始化设置为 0 ，即锁在创建时就处在已锁状态.

获取信号量 down down_interruptible down_trylock ：

1， void down ( struct semaphore * sem )

获得信号量 sem . 可能会导致进程睡眠，因此不能在中断上下文使用该函数.

该函数将把 sem 的值减 1，如果信号量 sem 的值非负，就直接返回，

否则调用者将被挂起，直到别的任务释放该信号量才能继续使用.

2， int down_interruptible ( struct semaphore * sem )

获取信号量 sem . 如果信号量不可用，进程将被置为 TASK_INTERRUPTIBLE 类型的睡眠状态.

该函数由返回值来区分是正常返回还是被信号中断返回，

如果返回 0 ，表示获得信号量正常返回,

如果被信号打断，返回 ——EINTR .

3， down_trylock ( struct semaphore * sem )

获取信号量 sem . 如果信号量不可获取，down_trylock 会立即返回一个非零值. down_trylock 它永远不会休眠

注：

down () 函数现已不建议继续使用，建议使用 down_killable ()或 down_interruptible ()

释放信号量 up ：

void up ( struct semaphore *sem )

该函数释放信号量 sem ，即把 sem 的值加 1，如果 sem 的值为非负数，

表明有任务等待该信号量，因此唤醒这些等待者.

实例 --- 按键信号量使用：

1，初始化，定义信号量：

在驱动程序开头初始化，定义信号量：

[cpp] view plain copy
static DECLARE_MUTEX(button_lock);     //定义互斥锁  

2，获取信号量：

在 open 函数中获取信号量，获取到就继续执行，否则休眠；

[cpp] view plain copy
/* 获取信号量 */  
down(&button_lock);  

3，释放信号量：

程序退出，close 释放信息量：

[cpp] view plain copy
up(&button_lock); /* 释放信号量 */  
return 0;  

4，执行测试应用程序：

两个应用程序同时去打开这驱动，

两个应用程序都放在后台执行；

首先，第一个的应用程序的 stat 为 S 睡眠状态；

第二个应用程序的 stat 为 D 状态，为僵死，不可中断的睡眠状态；

只有第一个应用程序退出的时候 ( kill 掉 )，

这时第一个应用程序释放了信号量 up(&button_lock); ，

才会去唤醒第二个应用程序，

第二个应用程序才能继续执行，

第二个应用程序处于正常运行状态.

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