：并发与竞态

Posted 2022-11-28 Ven_J

两个或多个进程读写某些共享数据，而最后的结果取决于进程运行的精确时序，就成为竞争条件（race condition）。 竟态通常作为对资源的共享访问结果而产生的。当两个或多个进程需要访问相同的数据结构（或硬件资源）时，混合的可能性就永远存在。 因此在自己设计驱动程序的时候，第一个要记住的规则是， 只要可能，就应该避免资源共享。如果没有并发的访问，也就不会有竟态的产生。 因此， 仔细编写的内核代码应该具有最少的共享。这种思想的最明显应用就是避免使用全局变量。如果我们将资源放在一个多个执行线程都会找到的地方，则必须有足够的理由。
资源共享的硬规则：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，因此必须显式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。

信号量 创建信号量：

   
void sema_init(struct semaphore *sem, int val);     //val 是赋予一个信号量的初始值

不过，信号量通常被用于互斥模式。为了让这种常见情况更加简单，内核提供了辅助函数和宏

   
DECLARE_MUTEX(name);
DECLARE_MUTEX_LOCKED(name);

 第一种是定义一个信号量变量name，并被初始化为1。 第二种是定义一个信号量变量name，并被初始化为0，而且互斥锁的初始状态是锁定的。
如果互斥体必须在 运行时被初始化(例如在动态分配互斥体的情况)，应使用下面的函数之一：

   
void  init_MUTEX(struct  semaphore *sem);
void  init_MUTEX_LOCKED(struct  demaphore  *sem);

down的三个版本：

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

down减小信号量的值，并在必要时一直等待。 down_interruptible完成相同的工作，但操作是可中断的。可中断的版本几乎使我们始终要用的版本，它允许等待在某个信号量上的用户空间进程可被用户中断。但是在使用down_interruptible需要额外小心，如果操作被中断，该函数会返回非零值，而调用者不会拥有该信号量。对down_interruptible的正确使用需要始终检查返回值，并作出相应的响应。 down_try_lock永远不会休眠；如果信号量在调用时不可获得，down_trylock会立即返回一个非零值。
成功调用down函数后，就称为该线程拥有了该信号量。这样该线程就被赋予了访问由该信号量保护的临界区的权利。
up函数

   
void  up(struct  semaphore  *sem);

调用up后，该线程就不再拥有该信号量。
down和up都是成对的调用的。