Linux内核驱动之读者/写者旗标

旗标为所有调用者进行互斥, 不管每个线程可能想做什么. 然而, 很多任务分为 2 种清楚的类型: 只需要读取被保护的数据结构的类型, 和必须做改变的类型. 允许多个并发读者常常是可能的, 只要没有人试图做任何改变. 这样做能够显著提高性能; 只读的任务可以并行进行它们的工作而不必等待其他读者退出临界区.

Linux 内核为这种情况提供一个特殊的旗标类型称为 rwsem (或者" reader/writer semaphore"). rwsem 在驱动中的使用相对较少, 但是有时它们有用.

使用 rwsem 的代码必须包含 . 读者写者旗标 的相关数据类型是 struct rw_semaphore; 一个 rwsem 必须在运行时显式初始化:

void init_rwsem(struct rw_semaphore *sem);

一个新初始化的 rwsem 对出现的下一个任务( 读者或者写者 )是可用的. 对需要只读存取的代码的接口是:

void down_read(struct rw_semaphore *sem);

int down_read_trylock(struct rw_semaphore *sem);

void up_read(struct rw_semaphore *sem);

对 down_read 的调用提供了对被保护资源的只读存取, 与其他读者可能地并发地存取. 注意 down_read 可能将调用进程置为不可中断的睡眠. down_read_trylock 如果读存取是不可用时不会等待; 如果被准予存取它返回非零, 否则是 0. 注意 down_read_trylock 的惯例不同于大部分的内核函数, 返回值 0 指示成功. 一个使用 down_read 获取的 rwsem 必须最终使用 up_read 释放.

读者的接口类似:

void down_write(struct rw_semaphore *sem);

int down_write_trylock(struct rw_semaphore *sem);

void up_write(struct rw_semaphore *sem);

void downgrade_write(struct rw_semaphore *sem);

down_write, down_write_trylock, 和 up_write 全部就像它们的读者对应部分, 除了, 当然, 它们提供写存取. 如果你处于这样的情况, 需要一个写者锁来做一个快速改变, 接着一个长时间的只读存取, 你可以使用 downgrade_write 在一旦你已完成改变后允许其他读者进入.

一个 rwsem 允许一个读者或者不限数目的读者来持有旗标. 写者有优先权; 当一个写者试图进入临界区, 就不会允许读者进入直到所有的写者完成了它们的工作. 这个实现可能导致读者饥饿 -- 读者被长时间拒绝存取 -- 如果你有大量的写者来竞争旗标. 由于这个原因, rwsem 最好用在很少请求写的时候, 并且写者只占用短时间.