Linux设备驱动程序学习(3)-并发和竞态

《Linux设备驱动程序学习(3)-并发和竞态》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、Linux设备驱动程序学习（3）-并发和竞态今天进入《Linux设备驱动程序（第3版）》第五章并发和竞态的学习。对并发的管理是操作系统编程中核心的问题之一。并发产生竞态，竞态导致共享数据的非法访问。因为竞态是一种极端低可能性的事件，因此程序员往往会忽视竞态。但是在计算机世界中，百万分之一的事件可能没几秒就会发生，而其结果是灾难性的。一、并发及其管理竞态通常是作为对资源的共享访问结果而产生的。在设计自己的驱动程序时，第一个要记住的规则是：只要可能，就应该避免资源的共享。若没有并发访问，就不会有竞态。这种思想的最明显的应用是避免使用全局变量。但是，资源

2、的共享是不可避免的，如硬件资源本质上就是共享、指针传递等等。资源共享的硬性规则：（1）在单个执行线程之外共享硬件或软件资源的任何时候，因为另外一个线程可能产生对该资源的不一致观察，因此必须显示地管理对该资源的访问。--访问管理的常见技术成为“锁定”或者“互斥”：确保一次只有一个执行线程可操作共享资源。（2）当内核代码创建了一个可能和其他内核部分共享的对象时，该对象必须在还有其他组件引用自己时保持存在（并正确工作）。对象尚不能正确工作时，不能将其对内核可用。二、信号量和互斥体一个信号量（semaphore:旗语，信号灯）本质上是一个整数值，它和一对函

3、数联合使用，这一对函数通常称为P和V。希望进入临届区的进程将在相关信号量上调用P；如果信号量的值大于零，则该值会减小一，而进程可以继续。相反，如果信号量的值为零（或更小），进程必须等待知道其他人释放该信号。对信号量的解锁通过调用V完成；该函数增加信号量的值，并在必要时唤醒等待的进程。当信号量用于互斥时（即避免多个进程同是在一个临界区运行），信号量的值应初始化为1。这种信号量在任何给定时刻只能由单个进程或线程拥有。在这种使用模式下，一个信号量有事也称为一个“互斥体（mutex）”,它是互斥（mutualexclusion）的简称。Linux内核中几乎

4、所有的信号量均用于互斥。使用信号量，内核代码必须包含。以下是信号量初始化的方法：/*初始化函数*/voidsema_init(structsemaphore*sem,intval);由于信号量通常被用于互斥模式。所以以下是内核提供的一组辅助函数和宏：/*方法一、声明+初始化宏*/DECLARE_MUTEX(name);DECLARE_MUTEX_LOCKED(name);/*方法二、初始化函数*/voidinit_MUTEX(structsemaphore*sem);voidinit_MUTEX_LOCKED(structsemaphore*sem

5、);/*带有“_LOCKED”的是将信号量初始化为0，即锁定，允许任何线程访问时必须先解锁。没带的为1。*/P函数为：voiddown(structsemaphore*sem);/*不推荐使用，会建立不可杀进程*/intdown_interruptible(structsemaphore*sem);/*推荐使用，使用down_interruptible需要格外小心，若操作被中断，该函数会返回非零值，而调用这不会拥有该信号量。对down_interruptible的正确使用需要始终检查返回值，并做出相应的响应。*/intdown_trylock(st

6、ructsemaphore*sem);/*带有“_trylock”的永不休眠，若信号量在调用是不可获得，会返回非零值。*/V函数为：voidup(structsemaphore*sem);/*任何拿到信号量的线程都必须通过一次（只有一次）对up的调用而释放该信号量。在出错时，要特别小心；若在拥有一个信号量时发生错误，必须在将错误状态返回前释放信号量。*/在scull中使用信号量其实在之前的实验中已经用到了信号量的代码，在这里提一下应该注意的地方：在初始化scull_dev的地方：/*Initializeeachdevice.*/  for(i=0;

7、i  scull_nr_devs;i++){      scull_devices.quantum=scull_quantum;      scull_devices.qset=scull_qset;      init_MUTEX(&scull_devices.sem);/*注意顺序：先初始化好互斥信号量，再使scull_devices可用。*/      scull_setup_cdev(&scull_devices,i);  }而且要确保在不拥有信号量的时候不会访问scull_dev结构体。读取者/写入者信号量只读任务可并行完成它们的工作，而

8、不需要等待其他读取者退出临界区。Linux内核提供了读取者/写入者信号量“rwsem”，使用是必须包括。初始化：voidi