linux spinlock mutex semaphore

赵小黑

　　信号量在内核中的定义如下：
struct semaphore {
raw_spinlock_tlock;///自旋锁
unsigned intcount;///count=1时可进行互斥操作
struct list_headwait_list;
};　　信号量的初始化：
　　sem_init(&sem,val);///var代表信号量的初始值
　　获取信号量：
　　down（&sem）;若此时信号量为0，则该进程会会处于睡眠状态，因此该函数不可用于中断上下文中。
　　接下来分析一下获取信号量的源码：
static noinline void __sched __down(struct semaphore *sem)
{
__down_common(sem, TASK_UNINTERRUPTIBLE, MAX_SCHEDULE_TIMEOUT);
}
static inline int __sched __down_common(struct semaphore *sem, long state,
long timeout)
{
struct task_struct *task = current;
struct semaphore_waiter waiter;
list_add_tail(&waiter.list, &sem->wait_list);
waiter.task = task;
waiter.up = 0;
///死循环
for (;;) {
///如果当前进程被信号唤醒，则退出
if (signal_pending_state(state, task))
goto interrupted;
///如果进程的等待时间超时，则退出
if (timeout <= 0)
goto timed_out;
__set_task_state(task, state);
raw_spin_unlock_irq(&sem->lock);
///在等待队列中等待调度。
timeout = schedule_timeout(timeout);
raw_spin_lock_irq(&sem->lock);
///如果调度是由信号量的释放而唤醒的，则返回0
if (waiter.up)
return 0;
}
  ......
}　　释放信号量
　　up(&sem);
　　互斥信号量：
struct mutex {
/* 1: unlocked, 0: locked, negative: locked, possible waiters */
atomic_tcount;
spinlock_twait_lock;
struct list_headwait_list;
......
};　　互斥信号量的初始化：
　　init_mutex(&sem);
　　同样作为同步操作，mutex、spinlock、semaphore有如下差异：
　　1、mutex的count初始化为1，而semaphore则初始化为0
　　2、mutex的使用者必须为同一线程，即必须成对使用，而semaphore可以由不同的线程执行P.V操作。
　　3、进程在获取不到信号量的时候执行的是sleep操作，而进程在获取不到自旋锁的时候执行的是忙等待操作。因此，不难看出，如果需要保护的临界区比较小，锁的持有时间比较短的情况下，通常使用spinlock。这样可以不需要对等待锁的进程执行睡眠/唤醒操作，大大节省了cpu时间。因此，spinlock通常作为多处理器之间的同步操作。