Linux学习第18天：Linux并发与竞争： 没有规矩不成方圆

Linux版本号4.1.15   芯片I.MX6ULL                                    大叔学Linux    品人间百味  思文短情长

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        提到锁”，可能想到的更多的是限制。现实中，生活中锁也 存在于身边的方方面面。正所谓没有规矩不成方圆， 没有身边的这些锁，这些限制，社会将会变得无序、混乱。为了规范这些无序和混乱，就得根据实际情况制定规则制度甚至法律来进行束缚和限制。正如本篇笔记要讲解的内容一样，Linux内核采用一定的方式方法（函数）制定了这些所谓的规则，才能使程序变得更流畅。

        本篇笔记主要学习Linux处理并发与竞争的机制。主要内容包括原子操作、自旋锁、信号量和互斥体。

一、并发与竞争

1.简介

        Linux是多任务操作系统，存在多个任务同时访问同一内存区域，造成这些任务会相互覆盖这段内存中的数据，从而造成内存数据的混乱。多个线程同时操作临界区就会发生竞争（竞争）并发导致。

2.保护什么

        保护共享资源（数据）。

二、原子操作

1.简介

        原子操作就是指不能再进一步分割的操作，用于变量和位操作。

2.原子整形操作API函数

3.原子位操作API函数

三、自旋锁

1.简介

        当一个线程要访问某个共享资源的时候首先要先获取相应的锁，锁只能被一个线程持有，只要此线程不释放拥有的锁，那么其他的线程就不能获取此锁。

        自旋---原地打转

        缺点：时间短。

        使用结构体spinlock_t表示自旋锁。

2.自旋锁API函数

        自旋锁适用于线程与线程之间，被自旋锁保护的临界区一定不能调用任何能引起睡眠和阻塞的API函数，否则会导致死锁的发生。

        自旋锁会自动禁止抢占。

        中断里面可以使用自旋锁，但在中断里面使用自旋锁的时候，在获取之前一定要先禁止本地中断。相应的API函数如下：

        下半部也会竞争共享资源，下半部使用自旋锁的API函数有：

3.其他类型的锁

        实际应用中用的不多，多的是在Linux内核中使用。

1）、读写自旋锁

2）、顺序锁

4.使用注意事项

1）、持有时间不能太长

2）、自旋锁保护的临界区内部能调用任何可能导致线程休眠的API函数，否则可能会导致死锁。

3）、不能递归申请自旋锁

4）、多核SOC编写程序

四、信号量

1.简介

        信号量常用于对共享资源的访问。

        信号量可以使线程进入休眠状态。

        信号量的开销比自旋锁要大。

        信号量特点：

1）、适用于占用资源比较长的场所。

2）、不能用于中断中。

        通过信号量控制访问资源的线程数。

        不能用于互斥访问。

2.信号量API函数

        使用semaphore结构体表示信号量。相关的API函数如下：

五、互斥体

1.简介

        一次只有一个线程访问共享资源，不能递归申请。需要互斥访问的时候建议使用mutex.

        注意以下几点：

1）、不能在中断中使用。

2）、保护的临界区可以调用引起阻塞的API函数。

3）、必须由mutex的持有者释放mutex。mutex不能递归上锁和解锁。

2.互斥体API函数

        相关的API函数有：

六、总结

        本篇笔记主要学习了相关的概念及API函数，并没有相关的案例进行说明。案例将在下一篇笔记中给出。本篇笔记主要内容包括原子操作、自旋锁、信号量和互斥体。