Linux中的lock_kernel函数分析

谈到lock_kernel，首先应该参看源码(此处所讲的是2.6.11版本的内核)中的include/linux/smp_lock.h文件。具体请参见该文件，在此处就不列出源码了

下面就开始分析了

#ifdef CONFIG_LOCK_KERNEL

首先就是判断我们是否配置内核支持内核锁。当然分两种情况了，要么配置了，要么就没有要这种功能

先来看配置了内核锁之后的代码部分

#define kernel_locked()        (current->lock_depth >= 0)

上面的宏是判断内核是否已经被锁，通过什么判断呢？通过当前的进程的lock_depth这个变量的值来判断，提示：current就是当前正在执行的进程的tast_struct类型的指针变量。具体可参见include/linux/sched.h文件关于task_struct结构体的定义。如果这个变量的值大于0，那么内核就被锁住了，否则就没有锁。在初始化中lock_depth的值=-1.

现在就看看lock_kernel函数的实现部分吧

void __lockfunc lock_kernel(void)
{
    struct task_struct *task = current;
    int depth = task->lock_depth + 1;

    if (likely(!depth))
        /*
         * No recursion worries - we set up lock_depth _after_
         */
        down(&kernel_sem);

    task->lock_depth = depth;
}

从上面的代码中，首先将当前进程的lock_depth变量+1，然后判断depth变量的值是否为0，为什么是0？其实前面已经提到了，lock_depth的值初始化是-1，在此加上了1，当然是0了，那么if这个判断语句就成立了。

在分析down函数之前我们需要注意下kernel_sem变量是什么？

DECLARE_MUTEX(kernel_sem);

又出来一个DECLARE_MUTEX宏，我们追踪一下子

if LINUX_VERSION_CODE < KERNEL_VERSION(2,4,0)
#define DECLARE_MUTEX(name) struct semaphore name=MUTEX

显然这个不是，因为我当前的版本内核是2.6.11，而不是低于2.4的。

 

#define DECLARE_MUTEX(name) __DECLARE_SEMAPHORE_GENERIC(name,1)
define __DECLARE_SEMAPHORE_GENERIC(name,count) \
    struct semaphore name = __SEMAPHORE_INITIALIZER(name,count)
#define __SEMAPHORE_INITIALIZER(name, n)                \
{                                    \
    .count        = ATOMIC_INIT(n),                \
    .sleepers    = 0,                        \
    .wait        = __WAIT_QUEUE_HEAD_INITIALIZER((name).wait)    \
}

从上面的代码就可以看出这个宏的作用了，就是对semaphore这个结构体进行初始化。

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

typedef struct { volatile int counter; } atomic_t;
/*此处通过typedef来重新定义一个标示符，其实就是一个整形的变量，但是为了用在多进程中，采用了volatile来修饰，至于为什么要定义成结构体，当然是为了提高类型检查了*/

通过上面的一些基本信息，我们就来深入看一下怎样初始化了这个结构体变量。首先就是将count变量的值初始化为1，sleepers为0，wait变量通过宏来初始化了，主要说明了这个进程没有自旋，而且将等待队列初始化了空循环队列。具体可以查看内核源码。

有了对kernel_sem变量的了解，接着就是执行down函数。我们来看看down函数：

static inline void down(struct semaphore * sem)
{
    might_sleep();
    __asm__ __volatile__(
        "# atomic down operation\n\t"
        LOCK "decl %0\n\t" /* --sem->count */
        "js 2f\n"
        "1:\n"
        LOCK_SECTION_START("")
        "2:\tlea %0,%%eax\n\t"
        "call __down_failed\n\t"
        "jmp 1b\n"
        LOCK_SECTION_END
        :"=m" (sem->count)
        :
        :"memory","ax");
}

哇，是内嵌汇编语言。先来看看might_sleep宏

#ifdef CONFIG_DEBUG_SPINLOCK_SLEEP
#define might_sleep() __might_sleep(__FILE__, __LINE__)
#else
#define might_sleep() do {} while(0)
#endif

此处仅仅提供了might_sleep宏的实现代码而没有进行深入的探究。有兴趣的可以深入探究，__might_sleep函数定义在kernel/sched.c源文件中

上面的down函数主要功能就是对semaphore结构体中的count变量变量进行减1操作。

截至此处我们才弄清楚了lock_kernel这个函数到底做了什么工作，现在总结一下：

首先让lock_depth变量自增，然后判断结果是否为0，如果是，则进行对信号量的自减操作，类似于PV操作（如果学习了操作系统的同学了).

以上就是我对lock_kernel函数的一些理解了，分析不正确的地方还望有人能够指出，我一定感激不尽。

至于其他的函数我会陆续进行分析并贴出来，望大家能够互相学习，指正错误。