news 2026/8/8 0:37:23

36、Linux内核中的同步原语:信号量与互斥锁详解

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张小明

前端开发工程师

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36、Linux内核中的同步原语:信号量与互斥锁详解

Linux内核中的同步原语:信号量与互斥锁详解

1. 信号量简介

在Linux内核中,信号量是另一种支持线程或进程同步的机制。此前我们了解过自旋锁,它主要用于短时间的加锁场景,在加锁期间不允许进程或线程睡眠,并且为避免死锁会禁用抢占,不允许进行上下文切换。

而信号量则适用于需要长时间持有锁的情况,不过对于短时间加锁,它并非最优选择。信号量基于一个变量,该变量可以进行递增或递减操作,其状态代表了获取锁的能力,并且该变量的值不限于0和1。信号量主要分为以下两种类型:
- 二进制信号量:其值只能为1或0。
- 普通信号量:值为任意非负整数。当值大于1时,被称为计数信号量,它允许一个以上的进程获取锁,这有助于记录可用资源,而自旋锁一次只能对一个任务加锁。此外,信号量允许进程睡眠,当一个进程等待另一个进程持有的锁时,调度器可以切换到其他进程。

2. 信号量API
2.1 信号量结构体

在Linux内核中,信号量机制由以下结构体表示:

struct semaphore { raw_spinlock_t lock; unsigned int count; struct list_head wait_list; };

该结构体包含三个字段:
-lock:用于保护信号量数据的自旋锁。
-count:可用资源的数量。
-wait_list

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