linux设备驱动中的并发控制

并发控制的概念

----并发指的是多个执行单元并行执行，而并发的执行单元对共享资源（硬件资源和

----软件上的全局变量、静态变量等）的访问则很容易导致竞态。

竞态发生的情况

----对称多处理器（SMP）的多个CPU

----单CPU内进程与抢占它的进程

----中断（硬中断、软中断、Tasklet、底半部）与进程之间

解决竞态问题的途径

----保证对共享资源的互斥访问，所谓互斥访问是指一个执行单元在访问共享资源的时候，

----其他的执行单元被禁止访问。

----访问共享资源的代码称为临界区，临界区需要被以某种互斥机制加以保护。

互斥机制

----中断屏蔽

----原子操作

----自旋锁

----信号量

中断屏蔽

----local_irq_disable() //屏蔽中断

----/*临界区*/

----local_irq_enable() //开中断

----这种方式并不能解决SMP多CPU引发的竞态

原子操作

----实现方法：

----头文件asm/atomic.h

----atomic_t v=ATOMIC_INIT(1); //定义原子变量v并初始化为1

----if(! atomic_dec_and_test(v)) //自减1测试

----{ atomic_inc(&v); return –EBUSY; } //设备忙返回错误码

---- …… //临界区代码

----atomic_inc(&c); //释放设备

自旋锁

----spinlock_t lock; //定义自旋锁

----spin_lock_init(&lock); //初始化自旋锁

----spin_lock(&lock); //获得自旋锁

----…… //临界区代码

----spin_unlock(&lock); //释放自旋锁

----一个例子：

static int cdev_open(struct inode*inode, struct file *file)

{

spin_lock(&lock);

if(flag== 1){

flag--;

spin_unlock(&lock);

printk(KERN_INFO"cdev_open !\n"); //临界区代码

return0;

}else{

spin_unlock(&lock);

return-EBUSY;

}

return0;

}

static int cdev_release(struct inode*inode, struct file *file)

{

flag++;

return 0;

}

----说明：自旋锁是一种忙等待锁，中间不能有可引起睡眠的操作；临界区不能太长；自旋

----锁可用在中断上下文中

信号量

----需要头文件linux/semaphore.h

----struct semaphore sem; //定义信号量

----sema_init(&sem,1); //初始化信号量

----down_interruptible(&sem); //获取信号量

----…… //临界区代码

----up(&sem); //释放信号量

----说明：信号量不同于自旋锁，他是一种睡眠锁，不能用在中断上下文中。

----一种简单的使用方法：

----if(down_trylock(&sem)) //尝试打开锁

----return –EBUSY; //设备忙

----…… //临界区代码

----up(&sem); //释放打开的锁

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