信号量

信号量

信号量的引入

对于操作共享空间时间较长的场景，对于自旋锁的使用不太合适，自旋锁适用于快速完成的场景。因为自旋锁会关闭抢占与中断。

在执行完成之后，在开启中断与抢占。对于不能快速完成，等待时间较长的的场景，不适用于自旋锁。由此引入信号量机制，

而信号量机制的引入的特点，信号量可以使线程进入休眠。比如，对于共享内存。线程A与线程B都要访问，线程A正在访问共享内存期间，

如果线程B试图访问共享内存，如果采用信号量，线程B会进入休眠状态，等到锁被释放之后，休眠的线程B被唤醒，继续执行。如果采用自旋锁，线程B不会休眠，其在就绪状态，等待自旋锁释放。

信号量等待资源进程进入休眠状态，因此适用于资源占用比较久的场合

在中断中不能使用信号量，因为信号量会引起休眠，而中断是不能休眠的。

如果共享资源的持有时间较短，不适合信号量。频繁的休眠，唤醒切换比较占用时间。

信号量数据结构

信号量数据结构在文件：include/linux/semaphore.h

图 1 信号量数据结构

信号量操作的接口函数：

 

 

函数	描述
DEFINE_SEAMPHORE(name)	定义一个信号量，并且设置信号量的值为 1。
void sema_init(struct semaphore *sem, int val)	初始化信号量 sem，设置信号量值为 val。
void down(struct semaphore *sem)	获取信号量，因为会导致休眠，因此不能在中 断中使用。
int down_trylock(struct semaphore *sem);	尝试获取信号量，如果能获取到信号量就获 取，并且返回 0。如果不能就返回非 0，并且 不会进入休眠。
int down_interruptible(struct semaphore *sem)	获取信号量，和 down 类似，只是使用 down 进 入休眠状态的线程不能被信号打断。而使用此 函数进入休眠以后是可以被信号打断的。
void up(struct semaphore *sem)	释放信号量

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

信号量的使用

图 2 信号量的使用流程

如上图所示，信号量的使用流程。先初始化信号量：sema_init。进行信号量减1操作：down。

如果非负，获取临界区资源。执行完成之后，进行加1操作：up。