臨界資源 互斥訪問 核心中的up和down函式

2021-06-16 13:05:30 字數 2568 閱讀 5312

訊號量(semaphore)是用於保護臨界區的一種常用方法。只有得到訊號量的程序才能執行臨界區**,而沒有得到訊號量的程序進入休眠等待狀態。

linux系統中與訊號量相關的操作主要有如下4種。

下面**定義名為sem的訊號量。

struct semaphore sem;

struct semaohore結構體在核心中定義如下:

在/include/linux/semaphore.h目錄下:

struct semaphore;

在/include/linux/semaphore.h目錄下,void sema_init(struct semaphore*

sem, int val) 函式用於初始化訊號量,並設定訊號量sem的值為val。儘管訊號量可以被初始化為大於1的值從而成為乙個計數訊號量,但是它通常不被這樣使用。

核心定義了兩個巨集來把sem的值設定為1或者0。

#define init_mutex(sem)                  sema_init(sem, 1)

#define init_mutex_locked(sem)         sema_init(sem, 0)

使用init_mutex(sem) 初始化訊號量時,表示訊號量最初是可以被獲取的。而使用init_mutex_locked(sem) 初始化訊號量時,此訊號量只有先被釋放才可以獲取。

void down(struct semaphore *sem);

該函式用於獲取訊號量sem,它會導致睡眠,因此不能在中斷上下文使用。

在核心裡該函式的源**如下:

在kernel/semaphore.c檔案裡:

53 void down(struct semaphore *sem)

54 這裡重點看58行:if (likely(sem->count > 0)),這句話表示當獲取訊號量成功時,就執行sem->count—; 即對訊號量的值減一。else表示獲取訊號量失敗,此時呼叫__down函式進入睡眠狀態,並將此程序插入到等待佇列尾部。

核心定義了訊號量的等待佇列結構體:

193 struct semaphore_waiter ;

此結構體是乙個雙向迴圈鍊錶。

int down_interruptible(struct semaphore *sem);

該函式功能與down()類似,不同之處是,down()在獲取訊號量失敗進入睡眠狀態時的程序是不能被打斷的,而down_interruptible()在進入睡眠狀態時的程序能被訊號打斷,訊號也會導致函式返回。下面我們也來看一看這個函式的原始碼:

在kernel/semaphore.c檔案裡:

75 int down_interruptible(struct semaphore *sem)

76 這裡我們可以看到,當獲取訊號量成功時,返回0,而獲取訊號量失敗時,返回乙個非0的值。在使用down_interruptible()函式獲取訊號量時,對返回值一般會進行檢查,如果非0,通常立即返回-erestartsys。如:

if ( down_interruptible(&sem) )

return -erestartsys;

這裡還有乙個問題:在獲取訊號量失敗後,為什麼down不能被中斷,而down_interruptible卻可以被中斷呢?我們從down和down_interruptible的源**可以得知,在獲取訊號量失敗後,down函式執行了__down函式,而down_interruptible函式執行了__down_interruptible。那麼讓我們來看一下這兩個函式的原始碼:

在kernel/semaphore.c檔案裡:

236 static noinline void __sched __down(struct semaphore *sem)

237

240241 static noinline int __sched __down_interruptible(struct semaphore *sem)

242

在__down函式裡,是把程序的狀態設定為task_uninterruptible ,即不可中斷狀態。

而在__down_interruptible裡,是把程序的狀態設定為task_interruptible ,即可中斷狀態。這就解釋了以上提出的問題。

4釋放訊號量

void up(struct semaphore *sem);

該函式用於釋放訊號量sem,喚醒等待者。

它的源**如下:

178 void up(struct semaphore *sem)

179 ,

};int thread_one(void *p);

int thread_two(void *p);

int thread_one(void *p)

return 0;

}int thread_two(void *p)

return 0;

}static int lan_init(void)

static void lan_exit(void)

module_init(lan_init);

module_exit(lan_exit);

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