Linux内核中用于同步的几种机制集中起来分析

Linux内核中用于同步的几种机制集中起来分析，强调了它们之间在实现和使用上的不同。
　　同步通常是为了达到多线程协同的目的而设计的一种机制，通常包含异步信号机制和互斥机制作为其实现的底层。在Linux 2.4内核中也有相应的技术实现，包括信号量、自旋锁、原子操作和等待队列，其中原子操作和等待队列又是实现信号量的底层。
　　
　　一. 等待队列和异步信号
　　
　　wait queue很早就作为一个基本的功能单位出现在Linux内核里了，它以队列为基础数据结构，与进程调度机制紧密结合，能够用于实现核心的异步事件通知机制。我们从它的使用范例着手，看看等待队列是如何实现异步信号功能的。
　　
　　在核心运行过程中，经常会因为某些条件不满足而需要挂起当前线程，直至条件满足了才继续执行。在2.4内核中提供了一组新接口来实现这样的功能，下面的代码节选自kernel/printk.c：
　　
　　 unsigned long log_size;
　　1: DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(log_wait);...
　　4: spinlock_t console_lock = SPIN_LOCK_UNLOCKED;...
　　 int do_syslog(int type,char *buf,int len){
　　 ...
　　2: error=wait_event_interruptible(log_wait,log_size);
　　 if(error)
　　 goto out;
　　 ...
　　5: spin_lock_irq(
　　 ...
　　 log_size--;
　　 ...
　　6: spin_unlock_irq(
　　 ...
　　 }
　　 asmlinkage int printk(const char *fmt,...){
　　 ...
　　7: spin_lock_irqsave(console_lock,flags);
　　 ...
　　 log_size++;...
　　8: spin_unlock_irqrestore(
　　3: wake_up_interruptible(log_wait);
　　 ...
　　 }
　　
　　这段代码实现了printk调用和syslog之间的同步，syslog需要等待printk送数据到缓冲区，因此，在2:处等待log_size非0；而printk一边传送数据，一边增加log_size的值，完成后唤醒在log_wait上等待的所有线程（这个线程不是用户空间的线程概念，而是核内的一个执行序列）。执行了3:的wake_up_interruptible()后，2:处的wait_event_interruptible()返回0，从而进入syslog的实际动作。
　　
　　1:是定义log_wait全局变量的宏调用。
　　
　　在实际操作log_size全局变量的时候，还使用了spin_lock自旋锁来实现互斥，关于自旋锁，这里暂不作解释，但从这段代码中已经可以清楚的知道它的使用方法了。
　　
　　所有wait queue使用上的技巧体现在wait_event_interrupt