內(nèi)核中的互斥，我的理解

rwen2012

發(fā)在這里，望指正和補(bǔ)充

一、內(nèi)核中的并行的原因（FROM LKD3）：
1.中斷 --中斷可以在任何時刻異步地發(fā)生，也就可能隨時打斷當(dāng)前正在執(zhí)行的代碼。
2.軟中斷（和tasklet）-- 內(nèi)核可能在任何時候喚醒或調(diào)度軟中斷和tasklet，打斷當(dāng)前正在執(zhí)行的代碼。
3.內(nèi)核搶占--內(nèi)核中的任務(wù)可能被另一個任務(wù)搶占。
4.睡眠以及用戶空間的同步--進(jìn)程睡眠會喚醒調(diào)度程序，導(dǎo)致一個新的進(jìn)程運(yùn)行。
5.SMP--多個處理器可以同時執(zhí)行代碼。


二、互斥的使用

3、4屬于進(jìn)程間的互斥，當(dāng)進(jìn)程間有共享數(shù)據(jù)需要保護(hù)時，可以使用semaphore。一個進(jìn)程需要讀寫共享數(shù)據(jù)時，要先獲取相應(yīng)的semaphore，當(dāng)獲取失敗時，它則進(jìn)入睡眠狀態(tài)，等待另一個進(jìn)程完成對共享數(shù)據(jù)的操作后釋放semaphore并將其喚醒。這里涉及到進(jìn)程的睡眠，spin lock會造成死鎖，所以并不適用。

情況1屬于中斷和進(jìn)程間的互斥。如果一個進(jìn)程在操作和中斷例程共享的數(shù)據(jù)的時候，突然有中斷的到來，這樣中斷處理例程就會搶占執(zhí)行，在進(jìn)程沒有完成對共享數(shù)據(jù)操作的時候插入它的操作，這樣就會造成共享數(shù)據(jù)的混亂，所以就有必要加鎖。由于在中斷處理過程中不存在進(jìn)程上下文不允許睡眠，所以這里不能使用semaphore而要使用spin lock，同時，為了避免進(jìn)程在獲取spin lock后操作共享數(shù)據(jù)時被中斷打斷（但中斷不能獲取spin lock）而造成死鎖，所以在這種情況下進(jìn)程必須在操作共享數(shù)據(jù)時關(guān)中斷--使用
spin_lock_irqsave()/spin_unlock_irqrestore()。

情況2跟1類似，不同的是適用于中斷下半部。這時候可以使用spin_lock_bh()/spin_unlock_bh()。

情況5可以使用spin lock或semaphore，短期低開銷的加鎖可以使用spin lock，長期的加鎖則應(yīng)該使用semaphore。