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Linux内核的同步机制(2)信号量(semaphore)

Linux内核的同步机制(2)信号量(semaphore)

  信号量在创建时需要设置一个初始值,表示同时可以有几个任务可以访问该信号量保护的共享资源,初始值为1就变成互斥锁(Mutex),即同时只能有一个任务可以访问信号量保护的共享资源。

  一个任务要想访问共享资源,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,表示可以获得信号量,因而可以立刻访问被该信号量保护的共享资源。

  当任务访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,如果信号量的值为非正数,表明有任务等待当前信号量,因此它也唤醒所有等待该信号量的任务。

信号量的API有:
DECLARE_MUTEX(name)
该宏声明一个信号量name并初始化它的值为1,即声明一个互斥锁。

//在Linux2.6.26中没找到该宏
DECLARE_MUTEX_LOCKED(name)
该宏声明一个互斥锁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。因此对于这种锁,一般是先释放后获得。

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互斥锁,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互斥锁,但它把信号量sem的值设置为0,即一开始就处在已锁状态。

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(包括IRQ上下文和softirq上下文)使用该函数。该函数将把sem的值减1,如果信号量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能继续运行。

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,如果返回0,表示获得信号量正常返回,如果被信号打断,返回-EINTR。

int down_trylock(struct semaphore * sem);
该函数试着获得信号量sem,如果能够立刻获得,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,如果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。 

头文件:
#include <linux/semaphore.h>
/*
 * Copyright (c) 2008 Intel Corporation
 * Author: Matthew Wilcox <willy@linux.intel.com>
 *
 * Distributed under the terms of the GNU GPL, version 2
 *
 * Please see kernel/semaphore.c for documentation of these functions
 
*/
#ifndef __LINUX_SEMAPHORE_H
#define __LINUX_SEMAPHORE_H

#include <linux/list.h>
#include <linux/spinlock.h>

/* Please don't access any members of this structure directly */
struct semaphore {
    spinlock_t        lock;
    unsigned int        count;
    struct list_head    wait_list;
};

#define __SEMAPHORE_INITIALIZER(name, n)                \
{                                    \
    .lock        = __SPIN_LOCK_UNLOCKED((name).lock),        \
    .count        = n,                        \
    .wait_list    = LIST_HEAD_INIT((name).wait_list),        \
}

#define __DECLARE_SEMAPHORE_GENERIC(name, count) \
    struct semaphore name = __SEMAPHORE_INITIALIZER(name, count)

#define DECLARE_MUTEX(name)    __DECLARE_SEMAPHORE_GENERIC(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)

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);
extern void up(struct semaphore *sem);

#endif /* __LINUX_SEMAPHORE_H */

posted on 2013-04-12 18:22 天下 阅读(1621) 评论(0)  编辑 收藏 引用 所属分类: kernel & Driver


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