DragonOS/docs/kernel/locking/locks.md

锁的类型及其规则

简介

  DragonOS内核实现了一些锁，大致可以分为两类：

• 休眠锁
• 自旋锁

锁的类型

休眠锁

  休眠锁只能在可抢占的上下文之中被获取。

  在DragonOS之中，实现了以下的休眠锁：

• semaphore
• mutex_t

自旋锁

• spinlock_t
• {ref}RawSpinLock <_spinlock_doc_rawspinlock>（Rust版本的spinlock_t，但与spinlock_t不兼容）
• {ref}SpinLock <_spinlock_doc_spinlock> —— 在RawSpinLock的基础上，封装了一层守卫(Guard), 将锁及其要保护到的数据绑定在一个结构体内，并能在编译期避免未加锁就访问数据的问题。

  进程在获取自旋锁后，将改变pcb中的锁变量持有计数，从而隐式地禁止了抢占。为了获得更多灵活的操作，spinlock还提供了以下的方法：

后缀	说明
_irq()	在加锁时关闭中断/在放锁时开启中断
_irqsave()/_irqrestore()	在加锁时保存中断状态，并关中断/在放锁时恢复中断状态

  当您同时需要使用自旋锁以及引用计数时，一个好的方法是：使用lockref. 这是一种额外的加速技术，能额外提供“无锁修改引用计数”的功能。详情请见：{ref}lockref <_lockref>

详细介绍

自旋锁的详细介绍

  关于自旋锁的详细介绍，请见文档：{ref}自旋锁 <_spinlock_doc>

semaphore信号量

  semaphore信号量是基于计数实现的。

  当可用资源不足时，尝试对semaphore执行down操作的进程将会被休眠，直到资源可用。

mutex互斥量

  mutex是一种轻量级的同步原语，只有0和1两种状态。

  当mutex被占用时，尝试对mutex进行加锁操作的进程将会被休眠，直到资源可用。

特性

• 同一时间只有1个任务可以持有mutex
• 不允许递归地加锁、解锁
• 只允许通过mutex的api来操作mutex
• 在硬中断、软中断中不能使用mutex

数据结构

  mutex定义在common/mutex.h中。其数据类型如下所示：

typedef struct
{

    atomic_t count; // 锁计数。1->已解锁。 0->已上锁,且有可能存在等待者
    spinlock_t wait_lock;   // mutex操作锁，用于对mutex的list的操作进行加锁
    struct List wait_list;  // Mutex的等待队列
} mutex_t;

API

mutex_init

void mutex_init(mutex_t *lock)

  初始化一个mutex对象。

mutex_lock

void mutex_lock(mutex_t *lock)

  对一个mutex对象加锁。若mutex当前被其他进程持有，则当前进程进入休眠状态。

mutex_unlock

void mutex_unlock(mutex_t *lock)

  对一个mutex对象解锁。若mutex的等待队列中有其他的进程，则唤醒下一个进程。

mutex_trylock

void mutex_trylock(mutex_t *lock)

  尝试对一个mutex对象加锁。若mutex当前被其他进程持有，则返回0.否则，加锁成功，返回1.

mutex_is_locked

void mutex_is_locked(mutex_t *lock)

  判断mutex是否已被加锁。若给定的mutex已处于上锁状态，则返回1，否则返回0。