Linux驅動程序開發中，并發處理至關重要，因為多個進程或線程可能同時訪問共享資源，導致數據競爭和程序崩潰。本文將介紹幾種常見的Linux驅動并發控制方法。
1. 自旋鎖 (Spinlock):
自旋鎖是一種忙等待鎖，當線程嘗試獲取已被其他線程持有的鎖時，它會持續循環檢查鎖狀態，直到鎖被釋放。這種方法適用于鎖持有時間較短的情況，避免線程切換帶來的開銷。
#include <linux/spinlock.h> spinlock_t my_lock; void my_function(void) { unsigned long flags; spin_lock_irqsave(&my_lock, flags); // 獲取鎖并保存中斷狀態 // 臨界區代碼 spin_unlock_irqrestore(&my_lock, flags); // 釋放鎖并恢復中斷狀態 }
2. 互斥鎖 (Mutex):
互斥鎖是一種睡眠鎖，當線程嘗試獲取已被其他線程持有的鎖時，它會進入睡眠狀態，直到鎖被釋放。這避免了自旋鎖的忙等待，適用于鎖持有時間較長的情況。
#include <linux/mutex.h> DEFINE_MUTEX(my_mutex); void my_function(void) { mutex_lock(&my_mutex); // 獲取鎖 // 臨界區代碼 mutex_unlock(&my_mutex); // 釋放鎖 }
3. 讀寫鎖 (RW Lock):
讀寫鎖允許多個讀取者同時訪問共享資源，但只允許一個寫入者訪問。這適用于讀操作遠多于寫操作的場景，提高并發效率。
#include <linux/rwsem.h> DECLARE_RWSEM(my_rwlock); void read_function(void) { down_read(&my_rwlock); // 獲取讀鎖 // 讀操作 up_read(&my_rwlock); // 釋放讀鎖 } void write_function(void) { down_write(&my_rwlock); // 獲取寫鎖 // 寫操作 up_write(&my_rwlock); // 釋放寫鎖 }
4. 原子操作 (Atomic Operations):
原子操作是不可分割的操作，保證在多線程環境下安全執行。適用于簡單的計數器等操作。
#include <linux/atomic.h> atomic_t my_counter = ATOMIC_INIT(0); void increment_counter(void) { atomic_inc(&my_counter); // 原子遞增 } int get_counter(void) { return atomic_read(&my_counter); // 原子讀取 }
5. 信號量 (Semaphore):
信號量是一種計數器，控制多個線程對共享資源的訪問。 它可以實現更復雜的同步機制。
#include <linux/semaphore.h> DECLARE_SEMAPHORE(my_semaphore); void my_function(void) { down(&my_semaphore); // 獲取信號量 // 臨界區代碼 up(&my_semaphore); // 釋放信號量 }
6. 屏障 (Barrier):
屏障用于同步多個線程，確保它們在特定點同步執行。
#include <linux/barrier.h> barrier(); // 所有線程到達此處才會繼續執行
7. 內存屏障 (Memory Barrier):
內存屏障用于保證內存操作的順序性，防止編譯器和處理器對指令進行重排序，確保數據一致性。
#include <asm/barrier.h> wmb(); // 寫內存屏障 mb(); // 內存屏障
選擇合適的并發控制機制:
選擇合適的并發控制機制取決于具體的應用場景和性能需求。 需要考慮鎖的持有時間、讀寫操作比例等因素。 避免死鎖，減少鎖粒度，并充分利用原子操作，可以有效提高并發性能和程序穩定性。
