主要介绍了Linux 内核关于信号量,互斥锁等的应用

内核同步机制-信号量/互斥锁/读-写信号量 sema ,mutex ,rwsem

信号量

通用信号量

用户类进程之间使用信号量(semaphore)进行同步，内核线程之间也使用了信号量,一个线程完成了某一个动作就通过信号量告诉别的线程，别的线程再进行某些动作。信号量与自旋锁类似，保护临界区代码。但信号量与自旋锁有一定的区别，信号量在无法得到资源时，内核线程处于睡眠阻塞状态，而自旋锁处于忙等待状态。因此，如果资源被占用时间很短时，使用自旋锁较好，因为它可节约调度时间。如果资源被占用的时间较长，使用信号量较好，因为可让CPU调度去做其它进程的工作。

函数定义 功能说明

sema_init(struct semaphore *sem, int val) 初始化信号量，将信号量计数器值设置val。 down(struct semaphore *sem) 获取信号量，不建议使用此函数。

down_interruptible(struct semaphore *sem) 可被中断地获取信号量，如果睡眠被信号中断，返回错误-EINTR。

down_killable (struct semaphore *sem) 可被杀死地获取信号量。如果睡眠被致命信号中断，返回错误-EINTR。

down_trylock(struct semaphore *sem) 尝试原子地获取信号量，如果成功获取，返回0，不能获取，返回1。

down_timeout(struct semaphore *sem, long jiffies) 在指定的时间jiffies内获取信号量，若超时未获取，返回错误-ETIME。

up(struct semaphore *sem) 释放信号量sem。

样例：信号量的使用

下面函数do_utimes利用信号量防止多个线程对文件系统节点inode同时进行访问。其列出如下(在fs/open.c中)：

long do_utimes(char __user * filename, struct timeval * times)

{

struct inode * inode;

……

down(&inode->i_sem); //获取信号量

error = notify_change(nd.dentry, &newattrs);//修改inode中值

up(&inode->i_sem); //释放信号量

……

}

下面说明信号量API函数。

(1)信号量结构semaphore

信号量用结构semaphore描述，它在自旋锁的基础上改进而成，它包括一个自旋锁、信号量计数器和一个等待队列。用户程序只能调用信号量API函数，而不能直接访问信号量结构，其列出如下(在include/linux/semaphore.h中)：