信号量semaphore解析
1 基础概念
信号量在创建时须要设置一个初始值,表示同一时候能够有几个任务能够訪问该信号量保护的共享资源。初始值为1就变成相互排斥锁(Mutex),即同一时候仅仅能有一个任务能够訪问信号量保护的共享资源。
一个任务要想訪问共享资源,首先必须得到信号量,获取信号量的操作将把信号量的值减1。若当前信号量的值为负数,表明无法获得信号量。该任务必须挂起在该信号量的等待队列等待该信号量可用;若当前信号量的值为非负数。表示能够获得信号量,因而能够立马訪问被该信号量保护的共享资源。
当任务訪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,假设信号量的值为非正数。表明有任务等待当前信号量,因此它也唤醒全部等待该信号量的任务。
信号量被看做一个对象。包括一个整型变量、一个进程等待队列和down()up()操作函数,挂起的进程直接增加等待队列,等待信号量的释放。这样,进程间的上下文切换带来了不小的开销。针对要求时间效率的加锁,特别是在多处理器的平台上,自旋锁更合适。
自旋锁没有等待队列。进程会在还有一个进程上不断自循环,等待该进程的自旋锁的释放,所以单处理器上不能够用自旋锁。
2 信号量的API
ECLARE_MUTEX(name) |
该宏声明一个信号量name并初始化它的值为0。即声明一个相互排斥锁。
DECLARE_MUTEX_LOCKED(name) |
该宏声明一个相互排斥锁name。但把它的初始值设置为0,即锁在创建时就处在已锁状态。
因此对于这样的锁,通常是先释放后获得。
void sema_init (struct semaphore *sem, int val); |
该函用于数初始化设置信号量的初值。它设置信号量sem的值为val。
void init_MUTEX (struct semaphore *sem); |
该函数用于初始化一个相互排斥锁,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相互排斥锁,但它把信号量sem的值设置为0,即一開始就处在已锁状态。
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(包含IRQ上下文和softirq上下文)使用该函数。该函数将把sem的值减1。假设信号量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干继续执行。
int down_interruptible(struct semaphore * sem); |
该函数功能与down类似。不同之处为,down不会被信号(signal)打断。但down_interruptible能被信号打断,因此该函数有返回值来区分是正常返回还是被信号中断,假设返回0。表示获得信号量正常返回,假设被信号打断。返回-EINTR。
int down_trylock(struct semaphore * sem); |
该函数试着获得信号量sem。假设可以立马获得,它就获得该信号量并返回0。否则,表示不能获得信号量sem,返回值为非0值。因此,它不会导致调用者睡眠,可以在中断上下文使用。
void up(struct semaphore * sem); |
该函数释放信号量sem,即把sem的值加1,假设sem的值为非正数。表明有任务等待该信号量。因此唤醒这些等待者。
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