linux内核互斥锁实现

Linux 内核中的互斥锁是一种用于保护共享资源，防止多个进程或线程同时访问导致数据不一致或冲突的机制。

基础概念： 互斥锁是一种同步原语，当一个进程或线程获取了互斥锁，其他进程或线程就不能获取该锁，直到拥有锁的进程或线程释放它。

优势：

• 简单易用：提供了基本的锁定机制，使用相对简单。
• 保证互斥：有效地确保在同一时间只有一个进程或线程能访问关键区域。

类型：

• 自旋锁：当锁被占用时，尝试获取锁的进程或线程会一直循环检查锁是否可用，适用于锁被持有的时间短的场景。
• 信号量：不仅可以用于互斥，还可以用于控制对一组资源的访问数量。

应用场景：

• 多个进程或线程竞争访问有限资源，如内存、设备驱动等。
• 保护关键代码段，确保数据的一致性和完整性。

常见问题及原因：

• 死锁：可能是由于多个进程或线程相互等待对方释放锁，形成循环等待。原因可能是获取锁的顺序不当。
• 性能问题：频繁的锁竞争可能导致系统性能下降。

解决方法：

• 避免嵌套锁：尽量减少在一个锁的保护区域内获取另一个锁。
• 合理设计锁的粒度：太粗可能导致性能下降，太细可能增加复杂性和出错概率。
• 按固定顺序获取锁：避免循环等待导致的死锁。

示例代码（使用自旋锁）：

#include <linux/spinlock.h>

spinlock_t my_lock;

void init_lock(void)
{
    spin_lock_init(&my_lock);
}

void critical_section(void)
{
    spin_lock(&my_lock);
    // 访问共享资源
    spin_unlock(&my_lock);
}

示例代码（使用信号量）：

#include <linux/semaphore.h>

sem_t my_sem;

void init_sem(void)
{
    sema_init(&my_sem, 1);
}

void critical_section(void)
{
    down(&my_sem);
    // 访问共享资源
    up(&my_sem);
}