Linux 旗标实现

Linux 内核提供了一个遵守上面语义的旗标实现,尽管术语有些不同. 为使用旗标,内核 代码必须包含 <asm/semaphore.h>. 相关的类型是 struct semaphore; 实际旗标可以用 几种方法来声明和初始化. 一种是直接创建一个旗标,接着使用 sema_init 来设定它:

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void sema_init(struct semaphore *sem,int val); 这里 val 是安排给旗标的初始值.

然而,通常旗标以互斥锁的模式使用. 为使这个通用的例子更容易些,内核提供了一套帮 助函数和宏定义. 因此,一个互斥锁可以声明和初始化,使用下面的一种:

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DECLARE_MUTEX(name); DECLARE_MUTEX_LOCKED(name);

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这里,结果是一个旗标变量( 称为 name ),初始化为 1 ( 使用 DECLARE_MUTEX ) 或者 0 (使用 DECLARE_MUTEX_LOCKED ). 在后一种情况,互斥锁开始于上锁的状态; 在允许任 何线程存取之前将不得不显式解锁它.

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如果互斥锁必须在运行时间初始化( 这是如果动态分配它的情况,举例来说),使用下列 中的一个:

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void init_MUTEX(struct semaphore *sem);

void init_MUTEX_LOCKED(struct semaphore *sem);

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在 Linux 世界中,P 函数称为 down -- 或者这个名子的某个变体. 这里,"down" 指的 是这样的事实,这个函数递减旗标的值,并且,也许在使调用者睡眠一会儿来等待旗标变 可用之后,给予对被保护资源的存取. 有 3 个版本的 down:

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void down(struct semaphore *sem);

int down_interruptible(struct semaphore *sem); int down_trylock(struct semaphore *sem);

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down 递减旗标值并且等待需要的时间. down_interruptible 同样,但是操作是可中断的. 这个可中断的版本几乎一直是你要的那个; 它允许一个在等待一个旗标的用户空间进程被 用户中断. 作为一个通用的规则,你不想使用不可中断的操作,除非实在是没有选择. 不 可中断操作是一个创建不可杀死的进程( 在 ps 中见到的可怕的 "D 状态" )和惹恼你的 用户的好方法,使用 down_interruptible 需要一些格外的小心,但是,如果操作是可中 断的,函数返回一个非零值,并且调用者不持有旗标. 正确的使用 down_interruptible 需要一直检查返回值并且针对性地响应.

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最后的版本 ( down_trylock ) 从不睡眠; 如果旗标在调用时不可用,down_trylock 立 刻返回一个非零值.

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一旦一个线程已经成功调用 down 各个版本中的一个,就说它持有着旗标(或者已经"取得 "或者"获得"旗标). 这个线程现在有权力存取这个旗标保护的临界区. 当这个需要互斥的 操作完成时,旗标必须被返回. V 的 Linux 对应物是 up:

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void up(struct semaphore *sem);

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一旦 up 被调用,调用者就不再拥有旗标.

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