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Unix/Linux 中的 深入浅出Linux设备驱动之并发控制
出处:互联网 整理: 软晨网（RuanChen.com） 发布: 2009-11-01 浏览: 51 ::
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在驱动程序中，当多个线程同时访问相同的资源时（驱动程序中的全局变量是一种典型的共享资源），可能会引发"竞态"，因此我们必须对共享资源进行并发控制。Linux内核中解决并发控制的最常用方法是自旋锁与信号量（绝大多数时候作为互斥锁使用）。
自旋锁与信号量"类似而不类"，类似说的是它们功能上的相似性，"不类"指代它们在本质和实现机理上完全不一样，不属于一类。
自旋锁不会引起调用者睡眠，如果自旋锁已经被别的执行单元保持，调用者就一直循环查看是否该自旋锁的保持者已经释放了锁，"自旋"就是"在原地打转"。而信号量则引起调用者睡眠，它把进程从运行队列上拖出去，除非获得锁。这就是它们的"不类"。
但是，无论是信号量，还是自旋锁，在任何时刻，最多只能有一个保持者，即在任何时刻最多只能有一个执行单元获得锁。这就是它们的"类似"。
鉴于自旋锁与信号量的上述特点，一般而言，自旋锁适合于保持时间非常短的情况，它可以在任何上下文使用；信号量适合于保持时间较长的情况，会只能在进程上下文使用。如果被保护的共享资源只在进程上下文访问，则可以以信号量来保护该共享资源，如果对共享资源的访问时间非常短，自旋锁也是好的选择。但是，如果被保护的共享资源需要在中断上下文访问（包括底半部即中断处理句柄和顶半部即软中断），就必须使用自旋锁。
与信号量相关的API主要有：
定义信号量
| struct semaphore sem; |
初始化信号量
| void sema_init (struct semaphore *sem, int val); |
该函数初始化信号量，并设置信号量sem的值为val
| 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，等同于sema_init (struct semaphore *sem, 1)；
| void init_MUTEX_LOCKED (struct semaphore *sem); |
该函数也用于初始化一个互斥锁，但它把信号量sem的值设置为0，等同于sema_init (struct semaphore *sem, 0)；
获得信号量
| void down(struct semaphore * sem); |
该函数用于获得信号量sem，它会导致睡眠，因此不能在中断上下文使用；
| int down_interruptible(struct semaphore * sem); |
该函数功能与down类似，不同之处为，down不能被信号打断，但down_interruptible能被信号打断；
| int down_trylock(struct semaphore * sem); |
该函数尝试获得信号量sem，如果能够立刻获得，它就获得该信号量并返回0，否则，返回非0值。它不会导致调用者睡眠，可以在中断上下文使用。
释放信号量
| void up(struct semaphore * sem); |
该函数释放信号量sem，唤醒等待者。
与自旋锁相关的API主要有：
定义自旋锁
| spinlock_t spin; |
初始化自旋锁
| spin_lock_init(lock) |
该宏用于动态初始化自旋锁lock
获得自旋锁
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