linux4种锁

正点原子教程笔记

原子锁

typedef struct {int counter;
} atomic_t;

定义的两种方式：

atomic_t a; //定义 a

atomic_t b = ATOMIC_INIT(0); //定义原子变量 b 并赋初值为 0

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原子锁的使用如下所示：

atomic_t v = ATOMIC_INIT(0); /* 定义并初始化原子变零 v=0 */
atomic_set(10); /* 设置 v=10 */
atomic_read(&v); /* 读取 v 的值，肯定是 10 */
atomic_inc(&v); /* v 的值加 1，v=11 */

64位的原子锁

typedef struct {long long counter; 
} atomic64_t;

函数与上面相同 替换为atomic64_

原子操作只能对整形变量或者位进行保护

原子位操作

原子位操作是直接对内存进行操作

自旋锁

1. 自旋锁会自动禁止抢占，因此保护区间不允许有休眠的函数，如果其他线程使用了该锁，就会发生死锁，因为该线程休眠完之后，抢占不到CPU。

2. 获取锁之前关闭本地中断，如果中断当中获取该锁，也会发生死锁。

typedef struct spinlock {union {struct raw_spinlock rlock;#ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC# define LOCK_PADSIZE (offsetof(struct raw_spinlock, dep_map))struct {u8 __padding[LOCK_PADSIZE];struct lockdep_map dep_map;};#endif};
} spinlock_t;

自旋锁使用示例：

DEFINE_SPINLOCK(lock) /* 定义并初始化一个锁 *//* 线程 A */
void functionA (){unsigned long flags; /* 中断状态 */spin_lock_irqsave(&lock, flags) /* 获取锁 *//* 临界区 */spin_unlock_irqrestore(&lock, flags) /* 释放锁 */
}/* 中断服务函数 */
void irq() {spin_lock(&lock) /* 获取锁 *//* 临界区 */spin_unlock(&lock) /* 释放锁 */
}

在自旋锁的基础上还衍生出了其他特定场合使用的锁

读写自旋锁

为读和写操作提供了不同的锁，一次只能允许一个写操作，也就是只能一个线
程持有写锁，而且不能进行读操作。但是当没有写操作的时候允许一个或多个线程持有读锁，可以进行并发的读操作。

typedef struct {arch_rwlock_t raw_lock; 
} rwlock_t;

顺序锁

在读写锁的基础上衍生而来，实现同时读写，但是不允许同时进行并发的写操作。

typedef struct {struct seqcount seqcount;spinlock_t lock; 
} seqlock_t;

信号量

信号量可以使线程进入休眠状态

struct semaphore {raw_spinlock_t lock;unsigned int count;struct list_head wait_list;
};

信号量的使用如下所示：

struct semaphore sem; /* 定义信号量 */
sema_init(&sem, 1)； /* 初始化信号量 */
down(&sem); /* 申请信号量 */
/* 临界区 */
up(&sem); /* 释放信号量 */

互斥锁

将信号量的值设置为 1 就可以使用信号量进行互斥访问了，互斥体—mutex更为专业。

struct mutex {/* 1: unlocked, 0: locked, negative: locked, possible waiters */atomic_t count;spinlock_t wait_lock;
};

互斥体的使用如下所示：

struct mutex lock; /* 定义一个互斥体 */
mutex_init(&lock); /* 初始化互斥体 */
mutex_lock(&lock); /* 上锁 */
/* 临界区 */
mutex_unlock(&lock); /* 解锁 */

Linux 内核还有很多其他的处理并发和竞争的机制，后续再学习。