Linux 併發與競爭詳解

多個任務、中斷都能訪問的資源叫共享資源，在驅動開發中注意對共享資源的保護，防止共享資源的併發訪問造成混亂。

【答】：併發就是多個 「使用者」 同時訪問同乙個共享資源，併發訪問帶來的問題就是競爭。

2、什麼是競爭？

【答】：linux 是多工作業系統，肯定存在多個任務共同操作同一段記憶體或裝置，這些任務可能會相互覆蓋這段記憶體中的資料，造成記憶體資料混亂。

3、造成 linux 系統併發產生的原因？

（1）多工（執行緒）併發訪問

（2）搶占式併發訪問

（3）中斷程式併發訪問

（4）smp（多核）核間併發訪問

4、保護的內容是什麼？

【答】：某個執行緒區域性變數不需要保護，要保護的是多個執行緒都會訪問的共享資料。如：全域性變數，裝置結構體成員。

對於共享資料進行原子操作（不可分割的操作），一般原子操作用於變數或者位操作。

ldr r0,

=0x30000000
// 變數 a 位址 
ldr r1,=3
// 要寫入的值 
str r1,
[r0]
// 將 3 寫入到 a 變數中 

1、原子整形操作 api 函式

linux 核心定義了叫做 atomic_t 的結構體來完成整形資料的原子操作，在使用中用原子變數來代替整形變數。

（1）使用原子操作 api 函式，首先要先定義乙個 atomic_t 的變數，如：atomic_t a，即原子變數。

（2）呼叫 linux 核心提供的大量原子操作 api 函式對原子變數進行操作。

2、原子位操作 api 函式

原子位操作不像原子整形變數那樣有個 atomic_t 的資料結構，原子位操作是直接對記憶體進行操作。

注意：原子操作是用於變數，不一定非要是全域性變數，也可以是結構體中的整形變數，它一般用於整形變數（int）和位操作，因為 linux 核心提供了原子整形操作 api 函式和位操作 api 函式。

原子操作只能對整形變數或者位進行保護，使用自旋鎖保護結構體變數，適用於短時期輕量級加鎖，長時間就用訊號量。

（1）自旋：如果自旋鎖正在被執行緒 a 持有，執行緒 b 想要獲取自旋鎖，那麼執行緒 b 就會一直在原地等待，即等待自旋鎖的執行緒會一直處於自旋狀態，這樣會浪費處理器時間，降低系統效能。

（2）鎖：當乙個執行緒要訪問某個共享資源的時候首先要先加鎖， 鎖只能被乙個執行緒持有，只要此執行緒不釋放持有的鎖，那麼其他的執行緒就不能獲取此鎖。

2、自旋鎖 api 函式

linux 核心使用結構體 spinlock_t 表示自旋鎖，使用用自旋鎖之前，首先要定義乙個自旋鎖變數，如：spinlock_t a。

3、自旋鎖使用注意事項

（1）等待自旋鎖時處於 「自旋」 狀態，因此鎖的持有時間不能太長，一定要短，否則的話會降低系統效能。

（2）被自旋鎖保護的臨界區一定不能呼叫任何能夠引起睡眠和阻塞的 api 函式，否則可能會導致死鎖現象的發生。

訊號量可以使執行緒進入休眠狀態，會切換執行緒，訊號量的開銷要比自旋鎖大，適用於占用資源比較久的場合。

2、訊號量 api 函式

linux 核心使用 semaphore 結構體表示訊號量，使用訊號量之前，首先要定義訊號量變數，如：struct semaphore a。

3、訊號量使用注意事項

（1）訊號量不能用於中斷中，因為訊號量會引起休眠，中斷不能休眠。

（2）如果共享資源的持有時間較短，不適合使用訊號量，因為頻繁的休眠、切換執行緒造成很大開銷。

訊號量值 = 1 可以實現互斥訪問，linux 比訊號量更專業的機制來進行互斥，即互斥體 mutex。使用過程中有其它執行緒想要獲取該資源的鎖，那麼它就會被阻塞陷入睡眠狀態，直到該資源被解鎖才會被喚醒。

linux 核心使用 mutex 結構體表示互斥體，使用互斥體之前，首先要定義互斥體變數，如：struct mutex a。

2、互斥體使用注意事項

（1）mutex 可以導致休眠，因此不能在中斷中使用 mutex，中斷中只能使用自旋鎖。

（2）和二值訊號量一樣， mutex 保護的臨界區可以呼叫引起阻塞的 api 函式，阻塞函式進入休眠狀態，直到資源解鎖被喚醒。

linux的併發與競爭

自旋鎖訊號量 互斥體併發就是多個 使用者 同時訪問乙個資源 所以解決的方法就是讓這乙個資源每個時刻只能有乙個使用者訪問，hhh linux系統併發產生的原因，主要有以下幾種 上面指的資源就是臨界區臨界區就是共享資料段，對於臨界區必須保證一次只有乙個執行緒訪問 原子操作就是不能再進一步分割的操作，一般...

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