锁的类型及其规则
简介
DragonOS内核实现了一些锁,大致可以分为两类:
休眠锁
自旋锁
锁的类型
休眠锁
休眠锁只能在可抢占的上下文之中被获取。
在DragonOS之中,实现了以下的休眠锁:
semaphore
mutex_t
自旋锁
spinlock_t
进程在获取自旋锁后,将改变pcb中的锁变量持有计数,从而隐式地禁止了抢占。为了获得更多灵活的操作,spinlock还提供了以下的方法:
后缀 |
说明 |
---|---|
_irq() |
在加锁时关闭中断/在放锁时开启中断 |
_irqsave()/_irqrestore() |
在加锁时保存中断状态,并关中断/在放锁时恢复中断状态 |
当您同时需要使用自旋锁以及引用计数时,一个好的方法是:使用lockref
. 这是一种额外的加速技术,能额外提供“无锁修改引用计数”的功能。详情请见:lockref
详细介绍
semaphore信号量
semaphore信号量是基于计数实现的。
当可用资源不足时,尝试对semaphore执行down操作的进程将会被休眠,直到资源可用。
mutex互斥量
mutex是一种轻量级的同步原语,只有0和1两种状态。
当mutex被占用时,尝试对mutex进行加锁操作的进程将会被休眠,直到资源可用。
特性
同一时间只有1个任务可以持有mutex
不允许递归地加锁、解锁
只允许通过mutex的api来操作mutex
在硬中断、软中断中不能使用mutex
数据结构
mutex定义在common/mutex.h
中。其数据类型如下所示:
typedef struct
{
atomic_t count; // 锁计数。1->已解锁。 0->已上锁,且有可能存在等待者
spinlock_t wait_lock; // mutex操作锁,用于对mutex的list的操作进行加锁
struct List wait_list; // Mutex的等待队列
} mutex_t;
API
mutex_init
void mutex_init(mutex_t *lock)
初始化一个mutex对象。
mutex_lock
void mutex_lock(mutex_t *lock)
对一个mutex对象加锁。若mutex当前被其他进程持有,则当前进程进入休眠状态。
mutex_unlock
void mutex_unlock(mutex_t *lock)
对一个mutex对象解锁。若mutex的等待队列中有其他的进程,则唤醒下一个进程。
mutex_trylock
void mutex_trylock(mutex_t *lock)
尝试对一个mutex对象加锁。若mutex当前被其他进程持有,则返回0.否则,加锁成功,返回1.
mutex_is_locked
void mutex_is_locked(mutex_t *lock)
判断mutex是否已被加锁。若给定的mutex已处于上锁状态,则返回1,否则返回0。