信号量和自旋锁

我会带着你远行 2022-07-16 16:54 210阅读 0赞

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   <td align="center"><span style="color: #000066; font-size: 14pt;"><strong>信号量和自旋锁</strong></span></td> 
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                 <span style="color: #000000; font-size: medium;">内核同步措施<br><br>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 为了避免并发，防止竞争。内核提供了一组同步方法来提供对共享数据的保护。目前来说内核中原子操作多用来做计数使用，其它情况最常用的是两种锁以及它们的变种:一个是自旋锁，另一个是信号量。我们下面就来着重介绍一下这两种锁机制。<br><br><br>自旋锁<br><span style="color: #800000;"><strong>&nbsp;&nbsp;</strong></span>自旋锁的基本形式如下：<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp; spin_lock(&amp;mr_lock);<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp; //临界区<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp; spin_unlock(&amp;mr_lock);<br><br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;<span style="color: #800000;"><strong>自旋锁在内核中主要用来防止多处理器中并发访问临界区，防止内核抢占造成的竞争。</strong></span>另外自旋锁不允许任务睡眠(持有自旋锁的任务睡眠会造成自死锁——因为睡眠有可能造成持有锁的内核任务被重新调度，而再次申请自己已持有的锁)，<span style="color: #800000;"><strong>它能够在中断上下文中使用</strong></span>。<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 死锁：假设有一个或多个内核任务和一个或多个资源，每个内核都在等待其中的一个资源，但所有的资源都已经被占用了。这便会发生所有内核任务都在相互等待，但它们永远不会释放已经占有的资源，于是任何内核任务都无法获得所需要的资源，无法继续运行，这便意味着死锁发生了。自死琐是说自己占有了某个资源，然后自己又申请自己已占有的资源，显然不可能再获得该资源，因此就自缚手脚了。<br><br><br>信号量<br>------------------------------------------------------<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp; Linux中的<span style="color: #ff0000;"><strong>信号量是一种睡眠锁</strong></span>。<span style="color: #0000ff;"><strong>如果有一个任务试图获得一个已被持有的信号量时，信号量会将其推入等待队列，然后让其睡眠。</strong></span>这时处理器获得自由去执行其它代码。当持有信号量的进程将信号量释放后，在等待队列中的一个任务将被唤醒，从而便可以获得这个信号量。<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 信号量的睡眠特性，使得信号量适用于锁会被长时间持有的情况；只能在进程上下文中使用，因为中断上下文中是不能被调度的；另外当代码持有信号量时，不可以再持有自旋锁。<br><br>信号量基本使用形式为：<br>static DECLARE_MUTEX(mr_sem);//声明互斥信号量<br>if(down_interruptible(&amp;mr_sem))<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp; //可被中断的睡眠，当信号来到，睡眠的任务被唤醒 <br>&nbsp;&nbsp;&nbsp; //临界区<br>up(&amp;mr_sem);<br><br><br>信号量和自旋锁区别<br>------------------------------------------------------<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 如果代码需要睡眠——这往往是发生在和用户空间同步时——使用信号量是唯一的选择。由于不受睡眠的限制，使用信号量通常来说更加简单一些。</span> 
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                <div style="margin: 15px;"> 
                 <span style="color: #000000; font-size: medium;">&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 如果需要在自旋锁和信号量中作选择，应该取决于锁被持有的时间长短。理想情况是所有的锁都应该尽可能短的被持有，但是如果锁的持有时间较长的话，使用信号量是更好的选择。</span> 
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                <div style="margin: 15px;"> 
                 <span style="color: #000000; font-size: medium;">&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 另外，<span style="color: #0000ff;"><strong>信号量不同于自旋锁，它不会关闭内核抢占</strong></span>，所以持有信号量的代码可以被抢占。这意味者信号量不会对影响调度反应时间带来负面影响。<br><br><br>自旋锁对信号量<br>------------------------------------------------------<br>需求 &nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp; 建议的加锁方法<br><br><span style="color: #ff0000;"><strong>低开销加锁 &nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 优先使用自旋锁<br>短期锁定 &nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp; 优先使用自旋锁<br>长期加锁 &nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp; 优先使用信号量<br>中断上下文中加锁 &nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 使用自旋锁<br>持有锁是需要睡眠、调度&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 使用信号量</strong></span></span> 
                 <span style="color: #ff0000;"><strong> </strong></span> 
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