嵌入式Linux的同步机制在设备驱动开发中的应用第25卷第2期2022年6月安徽工程科技学院学报JournalofAnhuiUniversityofTechnologyandScienceVol.25.No.2Jun.,2022收稿日期:20221012作者简介:张良清(1971),男,安徽肥西人,硕士研究生.通讯作者:陈永煌(1949),男,安徽芜湖人,教授,硕导.文章编号:16732477(2022)02007104嵌入式Linux的同步机制在设备驱动开发中的应用张良清,陈永煌*(安徽工程大学安徽电气传动与控制重点实验室,安徽芜湖241010)摘要:基于ARM硬件平台和嵌入式Linux软件平台进行驱动开发时,对共享资源的保护是常遇到的问题,嵌入式Linux的同步机制便是解决该问题的方法之一,也是嵌入式Linux的核心内容之一.首先分析了自旋锁、信号量的原理和相关函数,然后论述了自旋锁与信号量的选用,最后用一个示例加以分析,详细说明了它们在驱动程序中的应用.并在Linux2.6平台上对自旋锁和信号量进行了验证,验证结果同理论分析一致.关键词:嵌入式系统;ARM;Linux;设备驱动;自旋锁;信号量中图分类号:TP216文献标识码:A嵌入式Linux内核非常复杂,主要由进程调度、内存管理、虚拟文件系统、网络子系统、进程通信、设备管理等几个子系统组成,各个子系统之间相互依赖.其中断处理、多任务环境、多处理器是现代操作系统的特征.在驱动程序中,当多个进程、线程同时访问某个资源时,可能会引发竞态从而导致错误.因此内核需要提供并发控制机制,对公共资源的访问进行同步控制,确保公共资源的安全访问.Linux操作系统中包含众多的同步机制,主要有信号量(semaphore)、自旋锁(spinlock)、原子操作(atomicoperation)、读写锁(rwlock)等.在不同场合可以选择不同机制.本文重点揭示信号量(semaphore)与自旋锁(spinlock)在设备驱动程序开发中的应用技巧.1自旋锁原理及相关函数自旋锁(spinlock)是一种对临界资源进行互斥访问的典型手段,其名称来源于它的工作方式.为了获得一个自旋锁,在某CPU上运行的代码需先执行一个原子操作,该操作测试并设置某个内存变量,由于是原子操作,所以在该操作完成之前其它执行单元不可能访问这个内存变量,自旋锁主要用在多处理器的环境下.在单处理器环境中,spin_lock()和spin_unlock()的作用仅限于禁止和允许内核抢占.自旋锁不会引起调用者睡眠,如果自旋锁已经被别的执行单元占有,调用者就一直循环查看是否该自旋锁的保持者已经释放了锁.这种特性避免了调用进程的挂起,用自旋来取代进程切换.自旋锁的使用主要包括:定义、初始化、得锁、释放锁等几个过程,其中得锁与释放锁之间便是被保护内容,不会被外界中断.相关函数主要有:spinlock_tspin;(定义自旋锁)spin_lock_init(lock);(初始化自旋锁)spin_lock(lock);(得锁,进入临界资源保护)spin_unlock(lock);(释放自旋锁)2信号量原理及相关函数信号量(semaphore)与自旋锁功能很相似,但它们实现机理完全不一样.信号量的调用会引起调用者睡眠,除非获得锁.信号量适用于单处理器系统和多处理器系统,信号量允许并行访问,即可以有多个内核控制路径同时掌握该信号量,它所允许的并行访问数目是在创建信号量的时候定义的.互斥对象(mutex)是一种特殊的信号量,它所保护的资源在同一时刻只允许一个内核控制路径访问.信号量的使用包括:定义、初始化、获得信号量、释放信号量.获得信号量与释放信号量之间就是被保护资源.本文来源：网络收集与整理，如有侵权，请联系作者删除，谢谢！