Linux内核互斥锁--mutex

一、定义：

/linux/include/linux/mutex.h

 

二、作用及访问规则：

互斥锁主要用于实现内核中的互斥访问功能。内核互斥锁是在原子 API 之上实现的，但这对于内核用户是不可见的。

对它的访问必须遵循一些规则：同一时间只能有一个任务持有互斥锁，而且只有这个任务可以对互斥锁进行解锁。互斥锁不能进行递归锁定或解锁。一个互斥锁对象必须通过其API初始化，而不能使用memset或复制初始化。一个任务在持有互斥锁的时候是不能结束的。互斥锁所使用的内存区域是不能被释放的。使用中的互斥锁是不能被重新初始化的。并且互斥锁不能用于中断上下文。

    互斥锁比当前的内核信号量选项更快，并且更加紧凑。

 

三、各字段详解：

1、atomic_t count;  //指示互斥锁的状态： 

     1：没有上锁，可以获得；

     0：被锁定，不能获得。

     负数：被锁定，且可能在该锁上有等待进程 ，初始化为没有上锁。 

2、spinlock_t wait_lock;   //等待获取互斥锁中使用的自旋锁。在获取互斥锁的过程中，操作会在自旋锁的保护中进行。初始化为为锁定。 

3、struct list_head wait_list;  //等待互斥锁的进程队列。

 

四、操作

1、定义并初始化：

struct mutex mutex;

mutex_init(&mutex);

 

     直接定义互斥锁mutex并初始化为未锁定，即count为1，wait_lock为未上锁，等待队列wait_list为空。

 

2、获取互斥锁：

(1)代码：linux/kernel/mutex.c

void inline fastcall __sched mutex_lock(struct mutex *lock);    //获取互斥锁。

    实际上是先给count做自减操作，然后使用本身的自旋锁进入临界区操作。首先取得count的值，在将count置为－1，判断如果原来count的置为1，也即互斥锁可以获得，则直接获取，跳出。否则进入循环反复测试互斥锁的状态。在循环中，也是先取得互斥锁原来的状态，在将其之为－1，判断如果可以获取(等于1)，则退出循环，否则设置当前进程的状态为不可中断状态，解锁自身的自旋锁，进入睡眠状态，待被在调度唤醒时，再获得自身的自旋锁，进入新一次的查询其自身状态(该互斥锁的状态)的循环。

 

(2)具体参见linux/kernel/mutex.c

int fastcall __sched mutex_lock_interruptible(struct mutex *lock)；

和mutex_lock()一样，也是获取互斥锁。在获得了互斥锁或进入睡眠直到获得互斥锁之后会返回0。如果在等待获取锁的时候进入睡眠状态收到一个信号(被信号打断睡眠)，则返回_EINIR。

 

(3)具体参见linux/kernel/mutex.c

int fastcall __sched mutex_trylock(struct mutex *lock);

试图获取互斥锁，如果成功获取则返回1，否则返回0，不等待。

 

3、释放互斥锁：

具体参见linux/kernel/mutex.c

void fastcall mutex_unlock(struct mutex *lock);

释放被当前进程获取的互斥锁。该函数不能用在中断上下文中，而且不允许去释放一个没有上锁的互斥锁。

 

五、使用形式：

struct mutex mutex;

mutex_init(&mutex); /*定义*/

...

mutex_lock(&mutex); /*获取互斥锁*/

... /*临界资源*/

mutex_unlock(&mutex); /*释放互斥锁*/