信号量 | sema_init() | DECLARE_MUTEX |DECLARE_MUTEX_LOCKED

beyes

平台：x86 32位
内核：2.6.24


信号量的定义在 include/asm-x86/Semaphore_32.h：

struct semaphore {
    atomic_t count;
    int sleepers;
    wait_queue_head_t wait;
};

count : 指定了可以同时处于信号量保护的临界区中的进程数。一般情况下会设 count == 1，表示同一时刻允许进入临界区只有 1 个进程，这时的信号量也称为互斥信号量。


sleepers : 指定了允许进入等待进入临界区的进程数。和自旋锁不同，等待的进程不会原地打转，而是进入睡眠，直到信号量被释放时才会被唤醒。


wait : 实现一个等待队列，在该队列中保存了所有因等待该信号量而睡眠的进程的 task_struct 。


信号量和自旋锁的比较：
信号量更适合用于保护较长的临界区(代码比较多，等待进入临界区的进程可能要等待较长的时间)，而不用它来保护较短的临界区(代码较少，等待进入临界区的进程无需等待较长的时间便可以进入临界区)。其原因是，等待信号量是需要睡眠的，在要进入临界区时又要唤醒睡眠，如果等待的时间不长，这样一睡一醒反而代价更高。所以，等待较短的临界区适合用自旋锁。


大多数情况下，信号量只用作互斥量。


直接创建信号量可以使用 sema_init() 函数来完成，其定义在  include/asm-x86/Semaphore_32.h 中：

static inline void sema_init (struct semaphore *sem, int val)
{
/*
*    *sem = (struct semaphore)__SEMAPHORE_INITIALIZER((*sem),val);
*
* i'd rather use the more flexible initialization above, but sadly
* GCC 2.7.2.3 emits a bogus warning. EGCS doesn't. Oh well.
*/
    atomic_set(&sem->count, val);
    sem->sleepers = 0;
    init_waitqueue_head(&sem->wait);
}

如果用于互斥模式，内核还提供了 DECLARE_MUTEX 宏来初始化，这样会让情况显得更简单些，该宏也定义在 include/asm-x86/Semaphore_32.h 中：

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#define DECLARE_MUTEX(name) __DECLARE_SEMAPHORE_GENERIC(name,1)

__DECLARE_SEMAPHORE_GENERIC 宏的定义为：

[Plain Text] 纯文本查看 复制代码

#define __DECLARE_SEMAPHORE_GENERIC(name,count) struct semaphore name = __SEMAPHORE_INITIALIZER(name,count)

__SEMAPHORE_INITIALIZER(name,count) 的定义为：

#define __SEMAPHORE_INITIALIZER(name, n)               
{                                    
    .count        = ATOMIC_INIT(n),               
    .sleepers    = 0,                        
    .wait        = __WAIT_QUEUE_HEAD_INITIALIZER((name).wait)   
}

另外，在早期的内核中还提供了 DECLARE_MUTEX_LOCKED 宏，它用于初始化一个已经锁定了的信号量。该宏在 2.6.24 后的内核中已经取消，因为有了一个称为“完成量”(completion) 的更好实现方法。