并发的概念:多个执行单元同时.并行被执行. 共享资源:硬件资源(IO/外设等),软件上的全局变量.静态变量等. 四种并发控制机制(对共享资源互斥的访问):原子操作.自旋锁(spinlock).信号量(semaphore)和完成量(completion).中断屏蔽也可以作为一种并发控制机制. 发生竞态情况: 对称多处理器(SMP)的多个CPU之间的竞态 单CPU内进程间的竞态 中断(硬中断.软中断.Tasklet.底半部)与进程之间的竞态 中断屏蔽 可以解决中断与进程之间.内核抢占进程之间的并发.…

1.前言 众所周知,Linux系统是一个多任务的操作系统,当多个任务同时访问同一片内存区域的时候,这些任务可能会相互覆盖内存中数据,从而造成内存中的数据混乱,问题严重的话,还可能会导致系统崩溃. 2.相关概念 了解一下Linux内核中并发与竞态的相关概念,如下: 并发与竞争:并发指的是多个执行单元同时.并行地执行,当并发的执行单元对共享资源(硬件资源和软件上的全局变量.静态变量等)的访问则很容易导致竞态现象. 临界区:访问共享资源的代码区叫做临界区. SMP:对称多处理器. 3.竞态产生原因及处…

1. 概念 并发:在操作系统中,是指一个时间段中有几个程序都处于已启动运行到运行完毕之间,且这几个程序都是在同一个处理机上运行,但任一个时刻点上只有一个程序在处理机上运行. 来源: 1. Linux 系统运行多个进程, 在同一时间, 不止一个进程能够试图使用你的驱动. 2. 大部分设备能够中断处理器; 中断处理异步运行, 并且可能在你的驱动试图做其他事情的同一时间被调用. 3. 几个软件抽象( 例如内核定时器,)也异步运行. 4.  Linux 可以在对称多处理器系统( SMP )上运行, 结果…

原文:Linux内核分析(七)----并发与竞态 Linux内核分析(七) 这两天家里的事好多,我们今天继续接着上一次的内容学习,上次我们完善了字符设备控制方法,并深入分析了系统调用的实质,今天我们主要来了解一下并发和竞态. 今天我们会分析到以下内容: 1.      并发和竞态简介 2.      竞态解决办法 3.      为我们的虚拟设备增加并发控制 在前几次博文我们已经实现了简单的字符设备,看似完美但我们忽视了一个很严重的问题,即并发问题,那么什么是并发,又如何解决并发呢,我们下面进行…

知乎链接:https://zhuanlan.zhihu.com/p/57354304 1. 锁的由来? 学习linux的时候,肯定会遇到各种和锁相关的知识,有时候自己学好了一点,感觉半桶水的自己已经可以华山论剑了,又突然冒出一个新的知识点,我看到新知识点的时候,有时间也是一脸的懵逼,在大学开始写单片机的跑裸机代码,完全不懂这个锁在操作系统里面是什么鬼,从单片机到嵌入式Linux,还有一个多任务系统,不懂的同学建议百度看看. 2. 什么是并发和竞态? 在早期的Linux内核中,并发源相对较少.内核…

LDD3之并发和竞态-completion(完毕量)的学习和验证 首先说下測试环境: Linux2.6.32.2 Mini2440开发板 一開始难以理解书上的书面语言,这里<linux中同步样例(完毕量completion)>举了一个公交车上司机和乘客的样例还不错,转过来: 这是一个公交司机和售票员之间的线程调度,用于理解完毕量,完毕量是对信号量的一种补充.主要用于多处理器系统上发生的一种微妙竞争. 在这里两个线程间同步.仅仅有当售票员把门关了后.司机才干开动车,仅仅有当司机停车后,售票员才干…

中断和时钟技术可以提升驱动程序的效率 中断 中断在Linux中的实现 通常情况下,一个驱动程序只需要申请中断,并添加中断处理函数就可以了,中断的到达和中断函数的调用都是内核实现框架完成的.所以程序员只要保证申请了正确的中断号及编写了正确的中断处理函数即可. 中断的宏观分类 1.硬中断 由系统硬件产生的中断.系统硬件通常引起外部事件.外部事件事件具有随机性和突发性,因此硬件中断也具有随机性和突发性. 2.软中断 软中断是执行中断指令时产生的.软中断不用外设施加中断请求信号,因此软中断的发生不是随机…

并发: 多个执行单元同时被执行. 竞态: 并发的执行单元对资源 ( 硬件资源和软件上的全局变量等 ) 的访问导致的竞争状态. 并发的处理: 处理并发的常用技术是加锁或者互斥,即保证在任何时间只有一个执行单元可以操作共享资源. 在 Linux 内核中主要通过 semaphore 机制 (信号量)和spin_lock 机制 (自旋锁)实现. 原子操作: 定义: 原子操作指的是在执行过程中不会被别的代码所中断的操作. 分为 位 和 整型变量 两类原子操作. atomic_t  : typedef st…

Linux系统处于一个高并发的运行环境,不管是系统调用还是中断都要求可重入,但是有一些系统资源处于临界区,因此,必须保证临界区资源访问的原子性. 对于临界区资源被占用时,发起访问的进程,有三种处理方法——睡眠.阻塞以及撤销. Linux驱动编程中,通常不建议使用锁机制,因为容易导致死锁问题.不使用锁的场景,尽量使用kfifo缓冲队列来存取数据:在必须使用锁的场景,建议使用信号量和自旋锁. 信号量通常用在可以睡眠的场景,如进程上下文:而自旋锁通常用在不可睡眠的场景,如中断上下文. 1.信号量 #i…

目录 前言 12. 并发&竞态 12.1 并发&竞态概念 12.2 竞态解决方法 12.3 原子 12.3.1 原子介绍 12.3.2 原子操作步骤 12.3.3 原子 API 12.4 自旋锁 12.4.1 自旋锁介绍 12.4.2 自旋锁操作步骤 12.4.3 自旋锁 API 12.4.4 读写自旋锁 12.4.5 顺序锁 12.5 信号量 12.5.1 信号量概念 12.5.2 信号量操作 12.5.3 信号量 API 12.6 互斥体 12.6.1 互斥体概念 12.6.2 互斥体…

阻塞和非阻塞是设备访问的两种基本方式,阻塞和非阻塞驱动程序使用时,经常会用到等待队列. 阻塞和非阻塞 阻塞操作是指在执行设备操作时,若不能获得资源,则挂起进程直到满足可操作的条件后再进行操作.被挂起的进程进入休眠状态,被从调度器的运行队列移走,直到等待的条件被满足.而非阻塞操作的进程在不能进行设备操作时,并不挂起,它或者放弃,或者不停地查询,直至可以进行操作为止. 对于同步调用来说,许多时候当前线程还是激活的,只是逻辑上当前函数没有返回而已. 阻塞的进程被唤醒的最大可能是通过中断,因为硬件资源获…

事实上这blog都是阅读ldd3时的一些总结,巩固自己的学习.也方便后期的使用.大家也能够直接阅读ldd3原文. 锁陷阱         所谓的锁陷阱就是防止死锁.         不明白的规则:         1.不论是信号量还是 自旋锁,都不同意锁拥有者第二次获得这个锁(会死锁).         2.系统直接调用的那些函数要获得信号量,保护要訪问的设备结构.而内部函数的訪问则能够依据须要上锁.         锁顺序规则:         1.假设都要获取一系列锁的话,那么能够依照一定顺…

Linux内核理论基础 组成Linux内核的5个子系统:进程调度(SCHED)/内存管理(MM)/虚拟文件系统(VFS)/网络接口(NET)/进程间通信(IPC). 进程调度(SCHED) 在设备驱动编程中,当请求的资源不能得到满足时,驱动一般会调度其他进程执行,并使本进程进入睡眠状态,直到它请求的资源被释放,才会被唤醒而进入就绪态.睡眠分成可被打断的睡眠和不可被打断的睡眠,两者的区别在于可被打断的睡眠在收到信号的时候会醒. 内存管理(MM) 内存管理的主要作用是控制多个进程安全地共享主内存区域…

名词解释 内存空间与IO空间 内存空间是计算机系统里面非系统内存区域的地址空间,现在的通用X86体系提供32位地址,寻址4G字节的内存空间,但一般的计算机只安装256M字节或者更少的内存,剩下的高位内存就被用于PCI或者AGP及系统桥设备的使用上面,主机可以像访问系统内存一样访问这些高端内存,这样对于扩展的设备有更大的空间. Linux用户空间与内核空间 IO空间是X86系统上面的专用空间,现在的IO空间大小是64K字节,从0x0000到0xffff,可以供设备使用,比如南桥很多的设备就是挂在I…

杂项设备 linux里面的misc杂项设备是主设备号为10的驱动设备,misc设备其实也就是特殊的字符设备,可自动生成设备节点. 定义头文件<linux/miscdevice.h>   杂项设备的结构体: struct miscdevice{ int minor; //杂项设备的此设备号(如果设置为MISC_DYNAMIC_MINOR,表示系统自动分配未使用的minor) const char *name; const stuct file_operations *fops;//驱动主题函数入…

本节对内外存访问做详细的介绍. 驱动程序加载成功的一个关键因素,就是内核能够为驱动程序分配足够的内存空间.这些空间一部分用于驱动程序必要的数据结构,另一部分用于数据的交换.同时,内核也应该具有访问外部设备端口的能力.一般来说,外部设备被连接到内存空间或者I/O空间中. 内存分配 内核态的内存分配函数 kmalloc() 此函数在物理内存中为程序分配一个连续的存储空间.这个存储空间的数据不会被清零,也就是保存内存中原有的数据. kmalloc()函数能够分配32字节.64字节.128字节.....…

Linux字符设别驱动结构 cdev结构体 struct cdev { struct kobject kobj; struct module *owner; const struct file_operations *ops; struct list_head list; dev_t dev; unsigned int count; }; dev_t成员定义了32位的设备号,其中12位为主设备号( 获取主设备号MAJOR(dev_t dev) ),20位为次设备号( 获取次设备号 MINOR(d…

request_irq函数定义 /*include <linux/interrupt.h>*/ int request_irq(unsigned int irq, irq_handler_t handler, unsigned long irqflags, const char *devname, void *dev_id) 使用: 将中断号irq与中断处理函数handler对应 返回值:成功返回0,失败返回非0. 参数: irq:指定要分配的中断号,中断号的定义在“include/mach/…

参考博客与书籍: <Linux设备驱动开发详解> <Linux设备驱动程序> http://blog.chinaunix.net/uid-24219701-id-2884942.html 对于驱动程序设计来说,核心问题之一就是如何完成调试.当前常用的驱动调试技术可分为: 1. 打印调试 printk 重定向控制台消息 消息记录 开启和关闭消息速度限制 打印设备编号 2. 调试器调试 gdb kdb内核调试器 kgdb补丁 3. 查询调试 使用/proc文件系统 ioctl方法 4.…

1.warning: passing argument 2 of 'request_irq' from incompatible pointer type http://blog.sina.com.cn/s/blog_7321be1101012gek.html 今天在些key的driver的时候...写完了编译出现一个warmming如下:warning: passing argument 2 of 'request_irq' from incompatible pointer type 我的r…

cdev结构体和它的初始化注册函数原型 struct cdev {   struct kobject kobj;          // 每个 cdev 都是一个 kobject   struct module *owner;       // 指向实现驱动的模块   const struct file_operations *ops;   // 操纵这个字符设备文件的方法   struct list_head list;       // 与 cdev 对应的字符设备文件的 inode->i_…

硬件平台 Kintex ®-7 family of FPGAs Intel X86 软件平台 Linux 4.15.0-36-generic #39~16.04.1-Ubuntu Xilinx xapp1052 运行界面…

综述 在上一篇介绍了linux驱动的调试方法,这一篇介绍一下在驱动编程中会遇到的并发和竟态以及如何处理并发和竞争. 首先什么是并发与竟态呢?并发(concurrency)指的是多个执行单元同时.并行被执行.而并发的执行单元对共享资源(硬件资源和软件上的全局.静态变量)的访问则容易导致竞态(race conditions).可能导致并发和竟态的情况有: SMP(Symmetric Multi-Processing),对称多处理结构.SMP是一种紧耦合.共享存储的系统模型,它的特点是多个CPU使用共…

竞态与并发 自旋锁 若一个进程要访问临界资源,测试锁空闲,则进程获得这个锁并继续执行:若测试结果表明锁扔被 占用,进程将在一个小的循环内重复“测试并设置”操作,进行所谓的“自旋”,等待自旋锁持有者释 放这个锁.自旋锁与互斥锁类似,但是互斥锁不能用在可能睡眠的代码中,而自旋锁可以用在可睡 眠的代码中,典型的应用是可以用在中断处理函数中.自旋锁的相关操作: 自旋锁 01.// 定义自旋锁 02.spinlock_t spin; 03. 04.// 初始化自旋锁 05.spin_lock_init(l…

linux驱动开发总结(一) 基础性总结 1, linux驱动一般分为3大类: * 字符设备 * 块设备 * 网络设备 2, 开发环境构建: * 交叉工具链构建 * NFS和tftp服务器安装 3, 驱动开发中设计到的硬件: * 数字电路知识 * ARM硬件知识 * 熟练使用万用表和示波器 * 看懂芯片手册和原理图 4, linux内核源代码目录结构: * arch/: arch子目录包括了所有和体系结构相关的核心代码.它的每一个子目录都代表一种支持的体系结构,例如i386就是关于intel c…

一.基本概念 二.中断屏蔽 三.原子操作 四.自旋锁 五.信号量 六.互斥体 七.自旋锁与信号量的比较 Linux设备驱动中必须解决的一个问题是多个进程对共享资源的并发访问,并发的访问会导致竞态,即使是经验丰富的驱动工程师也常常设计出包含并发问题的bug驱动程序. Linux提供了多种解决竞态问题的方式,这些方式适合不同的应用场景. 一.基本概念 并发(concurrency):指的是多个执行单元同时.并行被执行,而并发的执行单元对共享资源(硬件资源和软件资源上的全局变量.静态变量等)的访问则很…

笔记参考了宋宝华老师的<Linux设备驱动开发详解:基于最新的Linux 4.0内核>以及韦东山老师的嵌入式驱动教程 笔记开发环境: 单板:第一章到第八章使用TINY4412-1611:第九章及之后章节使用iTOP4412_SCP精英版 编译工具链:arm-linux-gcc-4.3.2 内核版本:linux-3.5-20170221 busybox版本:busybox-1.20.0 重要知识点会使用加粗字体 一.驱动基础:系统调用过程 二.点亮LED:字符驱动框架:完成init()和exit…

本文转载自:http://blog.chinaunix.net/uid-25014876-id-67673.html linux设备驱动归纳总结(四):5.多处理器下的竞态和并发 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 这节将在上一节的基础上介绍支持多处理器和内核抢占的内核如何避免并发.除了内核抢占和中断外,由于多处理起的缘故,它可以做到多个程序同时执行.所以,进…

linux设备驱动归纳总结(四):5.多处理器下的竞态和并发 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 这节将在上一节的基础上介绍支持多处理器和内核抢占的内核如何避免并发.除了内核抢占和中断外,由于多处理起的缘故,它可以做到多个程序同时执行.所以,进程除了要防自己的处理器外,还要防别的处理器,这个就是这节要介绍的内容. xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx…

本文转载自:http://blog.chinaunix.net/uid-25014876-id-67005.html linux设备驱动归纳总结(四):4.单处理器下的竞态和并发 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 经过上面几节的铺垫,终于要来重点了,由于内核的进程调度和中断(中断还没讲,不过这里会大概的说说),它们都会进入内核共用内核的资源.所以,只要一不留…