linux内核信号量
用户态的信号量:
System V 信号量
Posix 信号量
信号量是用于保护临界区的一种常用方法。它的使用和自旋锁类似。相同的是,只有得到信号量的进程才能执行临界区代码;不同的是,当获取不到信号量时,进程不会原地打转而是进入睡眠等待状态
定义
struct semaphore {
spinlock_t lock;
unsigned int count;
struct list_head wait_list;
};
初始化
#define DECLARE_MUTEX(name) \
struct semaphore name = __SEMAPHORE_INITIALIZER(name, 1)
static inline void sema_init(struct semaphore *sem, int val)
{
static struct lock_class_key __key;
*sem = (struct semaphore) __SEMAPHORE_INITIALIZER(*sem, val);
lockdep_init_map(&sem->lock.dep_map, "semaphore->lock", &__key, 0);
}
#define init_MUTEX(sem) sema_init(sem, 1)
#define init_MUTEX_LOCKED(sem) sema_init(sem, 0)
sema_init:设置信号量sem的值为val
init_MUTEX:初始化为互斥信号量(sem的值为1)
init_MUTEX_LOCKED:初始化为互斥信号量(sem的值为0)
获取
extern void down(struct semaphore *sem);
extern int __must_check down_interruptible(struct semaphore *sem);
extern int __must_check down_killable(struct semaphore *sem);
extern int __must_check down_trylock(struct semaphore *sem);
extern int __must_check down_timeout(struct semaphore *sem, long jiffies);
down:会导致睡眠,因此不能在中断上下文使用
down_interruptible:因为down而进入睡眠的进程不能被信号打断,但因为down_interruptible而进入睡眠状态的进程能被信号打断,信号也会导致该函数返回,这时候函数返回非0
down_trylock:尝试获取信号量sem,如果能立即获得,它就获取该信号量并返回0,否则,返回非0。它不会导致调用者睡眠,可以在中断上下文使用
释放
extern void up(struct semaphore *sem);
释放信号量sem,唤醒等待者
举例
DECLARE_MUTEX(sem);
down(&sem);
...
critical section
...
up(&sem);
自旋锁vs信号量
信号量是进程级的,用于多个进程之间对资源的互斥,虽然也是在内核中,但是内核执行是以进程的身份,代表进程来争夺资源。如果竞争失败,会发生进程上下文切换,当前进程进入睡眠状态,CPU将运行其他进程。鉴于进程上下文切换的开销很大,只有当进程占用资源时间较长时,用信号量才是好的选择
当所要保护的临界区访问比较短时,用自旋锁更方便,因为它节省上下文切换的时间。但是CPU得不到自旋锁会在那里空转直到其他执行单元解锁为止,所以要求锁不能在临界区长时间保留,否则会降低系统的效率
注:读写信号量待补充
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