Linux内核中的同步和互斥分析报告 (2)

开发者在线 Builder.com.cn 更新时间:2007-10-26作者:赛迪网技术社区 来源:赛迪网技术社区

本文关键词: Linux内核

假设开始时,count=1;sleepers=0。当进程A执行down()时,引用计数count--,如果这时它的值大于等于0,则从down()中直接返回。如果count少于0,则A的state改为TASK_INTERRUPTIBLE后进入这个信号量的等待队列中,同时使sleepers++;然后重新计算count=sleepers - 1 + count,若这时引用计数仍小于0(一般情况下应为-1,因为count = - sleepers,不过在SMP结构中,期间别的进程可能执行了up()和down()从而使得引用计数的值可能变化),则执行进程切换。

当进程A又获得机会运行时,它先执行wake_up(&sem->wait)操作,唤醒等待队列里的一个进程,接着它进入临界区,从临界区出来时执行up()操作,使sem->count++,(如果进程A是从down()中直接返回,因为这时等待队列一定为空,所以它不用执行wake_up()操作,直接进入临界区,在从临界区出来时一样执行up()操作,使 sem->count++)。这时如果count的值小于等于0,这表明在它在临界区期间又有一个进程(可能就是它进入临界区时唤醒的那个进程)进入睡眠了,则执行wake_up()操作,反之,如果count的值已经大于0,这表明在它在临界区期间没有别的进程(包括在它进入临界区时被它唤醒过的那个进程)进入睡眠,那么它就可以直接返回了。

从被唤醒的那个进程看看,如果在唤醒它的进程没执行up()之前它就得到了运行机会,这时它又重新计算count=sleepers - 1 + count=-1;从而sleepers被赋值1;这时它又必须进行调度让出运行的机会给别的进程,自己去睡眠。这正是发生在唤醒它的进程在临界区时运行的时候。如果是在唤醒它的进程执行了up()操作后它才得到了运行机会,而且在唤醒它的进程在临界区期间时没别的进程执行down(),则count的值在进程执行up()之前依然为0,这时在up()里面就不必要再执行wake_up()函数了。可以通过一个例子来说明具体的实现。设开始sem->count=sem->sleepers=0。也就是有锁但无等待队列 (一个进程已经在运行中)。先后分别进行3个down()操作,和3个up()操作,如下:为了阐述方便,只保留了一些会改变sleepers和count值的步骤,并且遵循从左到右依次进行的原则。

down1:
count(0->-1),sleepers(0->1),sleepers-1+count(-1),count(-1),sleepers(1),调度
down2:
count(-1->-2),sleepers(1->2),sleepers-1+count(-1),count(-1),sleepers(1),调度

down3:
count(-1->-2),sleepers(1->2),sleepers-1+count(-1),count(-1),sleepers(1),调度

up1:
count(-1->0),唤醒一个睡眠进程(设为1),(进程1得到机会运行)
sleepers-1+count(0),count(0),sleepers(0),break,
唤醒另一个睡眠进程(设为2),(进程2得到机会运行)
sleepers-1+count(-1),count(-1),sleepers(1),
调度(没达到条件,又得睡觉)也可能是这样的:
up1`:
count(-1->0),唤醒一个睡眠进程(设为1),(进程1得到机会运行)
sleepers-1+count(0),count(0),sleepers(0),break,
唤醒另一个睡眠进程(设为2),进程2在以后才得到机会运行)
up2:
count(-1->0),(因为count<=0)唤醒一个睡眠进程(设为2),进程2得到机会运行)
sleepers-+count(0) , count(0) , sleepers(0) ,break,
唤醒另一个睡眠进程(设为3),进程3得到机会运行)
sleepers-1+count(-1),count(-1),sleepers(1),
调度(没达到条件,又得睡觉)对应上面的1`:
up2`:
count(0->1),(因为count>0,所以直接返回)进程2得到机会运行)
sleepers-1+count(0),count(0),sleepers(0),break,
唤醒另一个睡眠进程,(设为3)
up3:
count(-1->0),(因为count<=0)唤醒一个睡眠进程(设为3),进程3得到机会运行)
sleepers-1+count(0),count(0),sleepers(0),break,
唤醒另一个睡眠进程(这时队列里没进程了)
进程3运行结束,执行up(), 使count =1 ,这时变成没锁状态 )
对应上边的2`:
up3`:
count(0->1),(因为count>0,所以直接返回)进程3得到机会运行)
sleepers-1+count(0),count(0),sleepers(0),break,
唤醒另一个睡眠进程(这时队列里没进程了)
进程3运行结束,执行up(), 使count =1 ,这时变成没锁状态 )

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