arm驱动linux并发与竞态---并发控制

a)声明一个spinlock_t 变量lock

spinlock_t lock;

b)初始化spinlock_t 变量lock

有两种初始化方式:宏初始化与函数初始化

1)宏初始化方法SPIN_LOCK_UNLOCKED

spinlock_t lock = SPIN_LOCK_UNLOCKED;

2)函数初始化方法spin_lock_init(lock)

spin_lock_init(lock)

内核源码五)spin_lock_init的内核源码

//内核源码spin_lock_init发现使用SPIN_LOCK_UNLOCKED #define spin_lock_init(lock) do{ *(lock) = SPIN_LOCK_UNLOCKED; } while(0)

c)获得自旋锁

1、获得自旋锁,spin_lock(lock) ;如果成功，立即获得锁，并马上返回，否则它将一直自旋在那里，直到该自旋锁的保持者释放。

spin_lock(lock)     //获取自旋锁lock，如果成功，立即获得锁，并马上返回，否则它将一直自旋在那里，直到该自旋锁的保持者释放。

内核源码六)spin_lock(lock)内核源码分析

//源码内核(可以看出来spin_lock没有获取锁，它将一直做while循环) spin_lock(lock)            _spin_lock(lock) #define _spin_lock(lock)            __LOCK(lock) #define __LOCK(lock)  do{ preempt_disable(); __acquire(lock); (void)(lock); } while(0) #define preempt_disable()        do{ } while(0) //preempt_disable做空循环

2、试图获取自旋锁函数的spin_trylock(lock)，如果能立即获得锁，并返回真，否则立即返回假。它不会一直等待被释放。（spin_trylock(lock)不做忙等待）
d)释放自旋锁lock，函数spin_unlock(lock) 它与spin_trylock或spin_lock配对使用。
3、自旋锁spinlock使用模板

模板四）自玄锁模板

spinlock_t lock; spin_lock_init(&lock); spin_lock(&lock); spin_unlock(&lock);

Tip:将要保护的值（全局变量，静态变量，硬件资源）放在spin_lock(&lock)与spin_unlock(&lock)之间操作

spin_lock(&lock); //改变要保护的全局变量或硬件资源或静态变量（共享变量） spin_unlock(&lock);

4、特殊使用场景:有些设备只允许被打开一次，那么就需要一个自旋锁保护表示设备的打开和关闭状态的变量count。此处count属于临界资源，如果不对count进行保护，当设备打开频繁时，可能出现错误的count计数。

模板五）只允许被打开一次的设备驱动模板

intcount = 0; spinlock_t lock; intxxx_init(void){ //...其他代码.. spin_lock_init(&lock); //...其他代码.. } intxxx_open(structinode *inode, structfile *file){ spin_lock(&lock);//如果相同程序的进程要用open，那么其他进程就进入忙等到while(1) if(count){ spin_unlock(&lock); return-EBUSY; } count++; spin_unlock(&lock); //..... } intxxx_release(structinode *inode, structfile *file){ //.... spin_lock(&lock);//关闭时也要进行spin_lock保护，因为count是全局变量，要改变count就要加自旋锁 count--; spin_unlock(&lock); //..... }

Tip:linux自旋锁和信号量所采用的"加锁(down)---访问临界区(critical section)---释放锁"的方式，被称为"互斥三部曲"。

五、总结:编写对共享资源（硬件资源和软件上的全局变量，静态变量等）的访问的驱动程序场景，就要考虑避免竞态的发生；避免方法:信号量（或说旗标，semaphore）机制与spin_lock机制(自旋锁)。

六、补充:信号量与自旋锁对比
信号量可能允许有多个持有者，而自旋锁在任何时候只能允许一个持有者。当然也有信号量叫互斥信号量(只能一个持有者)，允许有多个持有者的信号量叫计数信号量。
信号量适合于保持时间较长的情况；而自旋锁适合于保持时间非常短的情况，在实际应用中自旋锁控制的代码只有几行，而持有自旋锁的时间也一般不会超过两次上下文切换的时间，因为线程一旦要进行切换，就至少花费切出切入两次，自旋锁的占用时间如果远远长于两次上下文切换，我们就应该选择信号量。