Linux--并发控制

ゝ一纸荒年。 2023-10-10 09:22 25阅读 0赞

原文网址：[并发控制\_IT利刃出鞘的博客-CSDN博客][IT_-CSDN]

# 自旋锁 #

**参考网址**  
[Linux内核同步机制之（四）：spin lock ][Linux_spin lock]

《Linux设备驱动开发详解》=> 7.5 自旋锁

spinlock：在rt linux（配置了PREEMPT\_RT）的时候可能会被抢占  
（实际底层可能是使用支持PI（优先级翻转）的mutex）。  
raw\_spinlock：即便是配置了PREEMPT\_RT也要顽强的spin

头文件位置：  
include/linux/spinlock\_types.h  
include/linux/spinlock.h

<table style="margin-left:3.9pt;"> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="width:165px;"> spinlock中的定义 </td> 
 <td style="width:205px;"> raw_spinlock的定义 </td> 
 <td style="width:461px;"> 接口API的含义 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:165px;"> DEFINE_SPINLOCK(x) </td> 
 <td style="width:205px;"> DEFINE_RAW_SPINLOCK(x) </td> 
 <td style="width:461px;"> 定义spin lock并初始化 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:165px;"> spin_lock_init(lock) </td> 
 <td style="width:205px;"> raw_spin_lock_init(lock) </td> 
 <td style="width:461px;"> 动态初始化spin lock </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:165px;"> spin_lock(lock) </td> 
 <td style="width:205px;"> raw_spin_lock(lock) </td> 
 <td style="width:461px;"> 获取指定的spin lock </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:165px;"> spin_lock_irq(lock) </td> 
 <td style="width:205px;"> raw_spin_lock_irq(lock) </td> 
 <td style="width:461px;"> 获取指定的spin lock同时disable本CPU中断 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:165px;"> spin_lock_irqsave(lock) </td> 
 <td style="width:205px;"> raw_spin_lock_irqsave(lock) </td> 
 <td style="width:461px;"> 保存本CPU当前的irq状态，disable本CPU中断并获取指定的spin lock </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:165px;"> spin_lock_bh(lock) </td> 
 <td style="width:205px;"> raw_spin_lock_bh(lock) </td> 
 <td style="width:461px;"> 获取指定的spin lock同时disable本CPU的bottom half（中断后半部） </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:165px;"> spin_trylock(lock) </td> 
 <td style="width:205px;"> raw_spin_trylock(lock) </td> 
 <td style="width:461px;"> 如果能立即获得锁，它获得锁并返回真；否则立即返回假， 不会自旋等待lock被释放。 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:165px;"> spin_trylock_irq(lock) </td> 
 <td style="width:205px;"> raw_spin_trylock_irq(lock) </td> 
 <td style="width:461px;"> 如果获得自旋锁lock，它将保存标志寄存器的值到变量flags中，并且失效本地中断，如果没有获得锁，它什么也不做。 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:165px;"> spin_trylock_irq(lock) </td> 
 <td style="width:205px;"> raw_spin_trylock_irq(lock) </td> 
 <td style="width:461px;"> 类似于spin_trylock_irqsave，只是该宏不保存标志寄存器 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:165px;"> spin_trylock_bh(lock) </td> 
 <td style="width:205px;"> raw_spin_trylock_bh(lock) </td> 
 <td style="width:461px;"> 如果获得了自旋锁，它失效本地软中断。如果得不到锁， 它什么也不做。 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:165px;"> spin_is_locked(lock) </td> 
 <td style="width:205px;"> raw_spin_is_locked(lock) </td> 
 <td style="width:461px;"> 判断spin lock是否是locked，如果其他的thread已经获取了该lock， 那么返回非零值，否则返回0 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:165px;"> spin_can_lock(lock) </td> 
 <td style="width:205px;"> raw_spin_is_locked(lock) </td> 
 <td style="width:461px;"> 判断自旋锁lock是否能够被锁，它实际是spin_is_locked取反。如果lock没有被锁，它返回真，否则，返回假 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:165px;"> spin_unlock(lock) </td> 
 <td style="width:205px;"> raw_spin_unlock(lock) </td> 
 <td style="width:461px;"> 释放指定的spin lock </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:165px;"> spin_unlock_irq(lock) </td> 
 <td style="width:205px;"> raw_spin_unock_irq(lock) </td> 
 <td style="width:461px;"> 释放指定的spin lock同时enable本CPU中断 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:165px;"> spin_unlock_irqstore(lock) </td> 
 <td style="width:205px;"> raw_spin_unlock_irqstore(lock) </td> 
 <td style="width:461px;"> 释放指定的spin lock同时恢复本CPU的中断状态 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:165px;"> spin_unlock_bh(lock) </td> 
 <td style="width:205px;"> raw_spin_unlock_bh(lock) </td> 
 <td style="width:461px;"> 获取指定的spin lock同时enable本CPU的bottom half </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:165px;"> spin_trylock(lock) </td> 
 <td style="width:205px;"> raw_spin_trylock(lock) </td> 
 <td style="width:461px;"> 尝试去获取spin lock，如果失败，不会spin，而是返回非零值 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

# 完成量 #

用于一个执行单元等待另一个执行单元完成某事。  
完成量(completion)是Linux系统提供的一种比信号量更好的同步机制,是对信号量的一种补充。使用完成量等待时,调用进程是以独占睡眠方式进行等待的，不是忙等待。  
函数定义在头文件linux/completion.h中。

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td colspan="2" style="vertical-align:top;"> 定义完成量 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:298px;"> struct completion my_completion; </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:551px;"> </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td colspan="2" style="vertical-align:top;"> 初始化完成量 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:298px;"> init_completion(&amp;my_completion); </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:551px;"> 需要先定义，才能用此函数。 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:298px;"> DECLARE_COMPLETION(my_completion); </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:551px;"> 定义并初始化完成量。之前不用先定义。 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td colspan="2" style="vertical-align:top;"> 等待完成量 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:298px;"> void wait_for_completion &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;(struct completion* comp) </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:551px;"> 该函数等待一个完成量被唤醒;该函数会阻塞调用进程,如果所等待的完成量没有被唤醒,那就一直阻塞下去,而且不会被信号打断; </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:298px;"> int wait_for_completion_interruptible &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;(struct completion* comp): </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:551px;"> 该函数等待一个完成量被唤醒;但是它可以被外部信号打断; </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:298px;"> int wait_for_completion_killable &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;(struct completion* comp): </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:551px;"> 该函数等待一个完成量被唤醒;但是它可以被kill信号打断; </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:298px;"> unsigned long wait_for_completion_timeout &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;(struct completion* comp, &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;unsigned long timeout): </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:551px;"> 该函数等待一个完成量被唤醒;该函数会阻塞调用进程,如果所等待的完成量没有被唤醒,调用进程也不会一直阻塞下去,而是等待一个指定的超时时间timeout,当超时时间到达时,如果所等待的完成量仍然没有被唤醒,那就返回;超时时间timeout以系统的时钟滴答次数jiffies计算; </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:298px;"> bool try_wait_for_completion &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;(struct completion* comp): </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:551px;"> 该函数尝试等待一个完成量被唤醒;不管所等待的完成量是否被唤醒,该函数都会立即返回; </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:298px;"> bool completion_done &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;(struct completion* comp): </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:551px;"> 检查是否有执行单元阻塞在完成量comp上(是否已经完成)。 返回0：表示有执行单元被完成量comp阻塞。相当于wait_for_completion_timeout()中的timeout=0。 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:298px;"> 注意： </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:551px;"> 这几个函数都会把进程添加到等待队列中,进程在等待队列中以独占睡眠方式进行等待,直到请求被内核中的某些部分处理; </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td colspan="2" style="vertical-align:top;"> 唤醒完成量 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:298px;"> void complete&nbsp;(struct completion* comp): </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:551px;"> 该函数只唤醒一个正在等待完成量comp的执行单元; </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:298px;"> void complete_all(struct completion* comp): </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:551px;"> 该函数唤醒所有正在等待同一个完成量comp的执行单元; </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:298px;"> NORET_TYPE void complete_and_exit &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;(struct completion* comp, long code): </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:551px;"> 该函数唤醒一个正在等待完成量comp的执行单元,并退出,code为退出码; </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:298px;"> 注意 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:551px;"> 在内核处理完请求之后,必须调用这三个函数中的一个,来唤醒其它正在等待的进程; </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

[IT_-CSDN]: https://knife.blog.csdn.net/article/details/101287785
[Linux_spin lock]: http://www.wowotech.net/kernel_synchronization/spinlock.html