linux设备驱动第五篇：驱动中的并发与竟态

//声明信号量
struct semaphore sem;

//初始化信号量
void sema_init(struct semaphore *sem, int val)
    //常用下面两种形式
#define init_MUTEX(sem) sema_init(sem, 1)
#define init_MUTEX_LOCKED(sem) sema_init(sem, 0)
    //以下是初始化信号量的快捷方式，最常用的
DECLARE_MUTEX(name)    //初始化name的信号量为1
DECLARE_MUTEX_LOCKED(name) //初始化信号量为0

//常用操作
DECLARE_MUTEX(mount_sem);
down(&mount_sem); //获取信号量
...
critical section    //临界区
...
up(&mount_sem);    //释放信号量

// 类似down(),因为down()而进入休眠的进程不能被信号打断，而因为down_interruptible()而进入休眠的进程能被信号打断， 
// 信号也会导致该函数返回，此时返回值非0
int down_interruptible(struct semaphore *sem);
// 尝试获得信号量sem，若立即获得，它就获得该信号量并返回0，否则，返回非0.它不会导致调用者睡眠，可在中断上下文使用
int down_trylock(struct semaphore *sem);

</pre></div><div><pre name="code" class="cpp">// 定义完成量
struct completion my_completion;
 
// 初始化completion
init_completion(&my_completion);
 
// 定义和初始化快捷方式：
DECLEAR_COMPLETION(my_completion);
 
// 等待一个completion被唤醒
void wait_for_completion(struct completion *c);
 
// 唤醒完成量
void cmplete(struct completion *c);
void cmplete_all(struct completion *c);

// 定义自旋锁 
spinlock_t spin; 
 
// 初始化自旋锁
spin_lock_init(lock);
 
// 获得自旋锁：若能立即获得锁，它获得锁并返回，否则，自旋，直到该锁持有者释放
spin_lock(lock); 
 
// 尝试获得自旋锁：若能立即获得锁，它获得并返回真，否则立即返回假，不再自旋
spin_trylock(lock); 
 
// 释放自旋锁: 与spin_lock(lock)和spin_trylock(lock)配对使用
spin_unlock(lock); 
 
  自旋锁的使用：
// 定义一个自旋锁
spinlock_t lock;
spin_lock_init(&lock);
 
spin_lock(&lock);  // 获取自旋锁，保护临界区
...  // 临界区
spin_unlock();  // 解锁

spin_lock_irq() = spin_lock() + local_irq_disable()
spin_unlock_irq() = spin_unlock() + local_irq_enable()
spin_lock_irqsave() = spin_lock() + local_irq_save()
spin_unlock_irqrestore() = spin_unlock() + local_irq_restore()
spin_lock_bh() = spin_lock() + local_bh_disable()
spin_unlock_bh() = spin_unlock() + local_bh_enable()

// 设置原子变量的值
void atomic_set(atomic_t *v, int i);  // 设置原子变量的值为i
atomic_t v = ATOMIC_INIT(0);  // 定义原子变量v，并初始化为0
 
// 获取原子变量的值
atomic_read(atomic_t *v);  // 返回原子变量的值
 
// 原子变量加/减
void atomic_add(int i, atomic_t *v);  // 原子变量加i
void atomic_sub(int i, atomic_t *v);  // 原子变量减i
 
// 原子变量自增/自减
void atomic_inc(atomic_t *v);  // 原子变量增加1
void atomic_dec(atomic_t *v);  // 原子变量减少1
 
// 操作并测试：对原子变量进行自增、自减和减操作后(没有加)测试其是否为0，为0则返回true，否则返回false
int atomic_inc_and_test(atomic_t *v);
int atomic_dec_and_test(atomic_t *v);
int atomic_sub_and_test(int i, atomic_t *v);
 
// 操作并返回： 对原子变量进行加/减和自增/自减操作，并返回新的值
int atomic_add_return(int i, atomic_t *v);
int atomic_sub_return(int i, atomic_t *v);
int atomic_inc_return(atomic_t *v);
int atomic_dec_return(atomic_t *v);
  位原子操作：
// 设置位
void set_bit(nr, void *addr);  // 设置addr地址的第nr位，即将位写1
 
// 清除位
void clear_bit(nr, void *addr);  // 清除addr地址的第nr位，即将位写0
 
// 改变位
void change_bit(nr, void *addr);  // 对addr地址的第nr位取反
 
// 测试位
test_bit(nr, void *addr); // 返回addr地址的第nr位
 
// 测试并操作：等同于执行test_bit(nr, void *addr)后再执行xxx_bit(nr, void *addr)
int test_and_set_bit(nr, void *addr);
int test_and_clear_bit(nr, void *addr);
int test_and_change_bit(nr, void *addr);

// 获得顺序锁
void write_seqlock(seqlock_t *sl);
int write_tryseqlock(seqlock_t *sl);
write_seqlock_irqsave(lock, flags)
write_seqlock_irq(lock)
write_seqlock_bh()
 
// 释放顺序锁
void write_sequnlock(seqlock_t *sl);
write_sequnlock_irqrestore(lock, flags)
write_sequnlock_irq(lock)
write_sequnlock_bh()
 
// 写执行单元使用顺序锁的模式如下：
write_seqlock(&seqlock_a);
...  // 写操作代码块
write_sequnlock(&seqlock_a);
  读执行单元操作：
// 读开始：返回顺序锁sl当前顺序号
unsigned read_seqbegin(const seqlock_t *sl);
read_seqbegin_irqsave(lock, flags)
 
// 重读：读执行单元在访问完被顺序锁sl保护的共享资源后需要调用该函数来检查，在读访问期间是否有写操作。若有写操作，重读
int read_seqretry(const seqlock_t *sl, unsigned iv);
read_seqretry_irqrestore(lock, iv, flags)
 
// 读执行单元使用顺序锁的模式如下：
do{
    seqnum = read_seqbegin(&seqlock_a);
    // 读操作代码块 
    ...
}while(read_seqretry(&seqlock_a, seqnum));