linux中同步和非同步機制

2021-06-12 05:12:56 字數 3005 閱讀 5824

一.併發控制

(1)自旋鎖

得不到資源,會原地打轉,直到獲得資源為止

定義自旋鎖

spinlock_t spin;
初始化自旋鎖

spin_lock_init(lock);
獲得自旋鎖

spin_lock(lock);獲得自旋鎖,如果能立即獲得,則馬上返回,否則自旋在那裡,直到該自旋鎖的保持者釋放

spin_trylock(lock);嘗試獲得自旋鎖,如果能立即獲得,它獲得並返回真,否則

立即返回假,實際上,不再「在原地打轉」

釋放自旋鎖

spin_unlock(lock);與spin_trylock或者spin_lock配對使用
使用方法:

spinlock_t lock;

spin_lock_init(&lock);

spin_lock(&lock);//獲取自旋鎖,保護臨界區

...//臨界區

spin_unlock(&lock);//解鎖

eg:使用自旋鎖使裝置只能被乙個程序開啟

int ***_count=0;

static int ***_open(struct inode *inode, struct file *filp)

***_count++;

spin_unlock(&***_lock);

...return 0;

}

static int ***_release(struct inode *inode,struct file *filp)

(2)訊號量

得不到資源,會進入休眠狀態   

定義訊號量

struct semaphore sem;
初始化訊號量

void sema_init(struct semaphore *sem,int val);初始化並設定為val

void init_mutex(struct semaphore *sem);初始化並設定為1

void init_mutex_locked(struct semaphore *sem);初始化並設定為0

下面兩個巨集用於定義並初始化訊號量的「快捷方式」

declare_mutex(name);初始化並設定為1

declare_mutex_locked(name);初始化並設定為0 獲得訊號量

void down(struct semaphore *sem);會導致休眠,不能在中斷上下文使用

int down_interruptible(struct semaphore *sem);不會導致休眠,可在中斷上下文使用

使用down_interruptible()獲得訊號量時,常對返回值進行檢查

if(down_interruptible(&sem))

釋放訊號量

void up(struct semaphore *sem);釋放訊號量sem,喚醒等待者
使用方法:

declare_mutex(mount_sem);

down(&mount_sem);獲取訊號量,保護臨界區

...critical section //臨界區

...up(&mount_sem);//釋放訊號量

eg:使用訊號量實現裝置只能被乙個程序開啟

static declare_mutex(***_lock);//定義互斥鎖

static int ***_open(struct inode *inode,struct file *filp)

static int ***_release(struct inode *inode,struct file *filp)

總結:在多cpu中需要自旋鎖來互斥,當程序占用資源時間較長,使用訊號量。當所要保護的臨界區訪問時間較短,用自旋鎖,它節省了上下文切換的時間。

訊號量所保護的臨界區可包含可能引起阻塞的**,自旋鎖不能包含。阻塞意味著進行程序的切換,如果程序被切換出去後,另乙個程序企圖獲取本自旋鎖,死鎖會發生。

訊號量存在程序上下文,如果被保護的共享資源需要在中斷或軟中斷情況下使用,只能使用自旋鎖,如果一定要使用訊號量,只能通過down_trylock()方式進行,不能獲取就立即返回避免阻塞。

自旋鎖會導致死迴圈,鎖定期間不允許阻塞,鎖定的臨界區要小。

(3)互斥體

訊號量已經可以實現互斥的功能,但是mutex還是在linux中真實存在

定義並初始化

struct mutex my_mutex;

mutex_init(&my_mutex);

獲取互斥體

void fastcall mutex_lock(struct mutex *lock);

int fastcall mutex_lock_interruptible(strutct mutex *lock);

int fastcall mutex_trylock(struct mutex *lock);

釋放互斥體

void fastcall mutex_unlock(struct mutex *lock);
使用方法

struct mutex my_mutex;

mutex_init(&my_mutex);

mutex_lock(&my_mutex);

...//臨界資源

mutex_unlock(&my_mutex);

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