LinuxKernel - Semaphore

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Semaphore 简介

信号量（semaphore）是 OS 中典型的用于同步和互斥的手段，这次记录下 sem 在 LinuxKernel 中的体现。

内核信号量 API

动态分配

/* 动态分配，然后初始化 */
struct semaphore sem;
void sema_init(struct semaphore *sem, int val);

静态分配

/* 静态定义 */
static DEFINE_SEMAPHORE(sem);

不可被打断的获取 sem

/* 获取 sem，不能获取的时候会进入睡眠状态，并且不能被信号打断 */
void down(struct semaphore *sem);

可被打断的获取 sem

/* 获取 sem，不能获取的时候会进入睡眠状态，可以被信号打断 */
void down_interruptible(struct semaphore *sem);

异步获取 sem

/* 
 * 尝试获取 sem，如果能够立刻获取，就返回 0, 否则立刻返回非 0 值
 * 在使用的时候不能获取一般返回 -ERESTARTSYS 
 */
void down_trylock(struct semaphore *sem);

释放 sem

/* 释放 sem，并唤醒睡眠的进程 */
void up(struct semaphore *sem);

信号量的使用

sem 在使用的时候要注意：获取不到信号量的进程会进入休眠状态而不是像 spin_lock 那样原地等待。例如：我们在 open 中获取 sem，在 release 中释放 sem 来保证只有一个进程可以操作驱动设备文件。

/* 静态定义一个信号量 */
static DEFINE_SEMAPHORE(sem);

int led_open(struct inode *pnode, struct file *filp)
{
	/*
	* 第一个进程可以成功获取信号量，而第二个进程不能获取到信号量则就会进入睡眠状态
	*/
	down(&sem);
	return 0;
}


int led_release(struct inode *pnode, struct file *filp)
{
	/*
	 * 在第一个进程释放了信号量后，第二个进程就会被唤醒。
	 */
	up(&sem);
	return 0;
}

总结

信号量的适用范围：sem 可以保护临界区的代码，只有得到 sem 的进程才可以进入临界区，如果遇到了类似的生产者和消费者的问题，使用 sem 是比较合适的方法。

信号量要成对使用