Linux驱动必学知识点-内核互斥锁

文章主旨：

本文详细介绍了 Linux 中互斥体 (mutex) 的概念、优点、使用规则及其与信号量、自旋锁的区别和应用场景。

关键要点：

• 互斥体是用于实现线程或进程间互斥访问的机制，具有高效性和简洁性。
• 相比信号量，互斥体执行速度更快，且更适合锁争用激烈的场景。
• 互斥体的使用具备严格规则，例如不能递归加锁、不允许中断上下文中使用等。
• 互斥体与信号量的选择原则：优先使用互斥体，只有在约束条件无法满足时考虑信号量。
• 互斥体适合长期锁定和需要睡眠的场景，而自旋锁用于短期锁定或中断上下文。

内容结构：

1. 互斥体概述

互斥体是一种轻量级的锁机制，用于保护公共资源的访问。相比信号量，互斥体执行速度更快，并且定义结构更小。

2. 互斥体的优点

• 实现自旋等待机制，减少锁争用导致的性能损耗。
• 在睡眠前尝试获取锁，提高资源利用效率。
• 避免 CPU 高速缓存颠簸现象，增强扩展性。

3. 使用注意事项

• 同一时刻仅允许一个线程持有互斥体。
• 锁持有者负责解锁，不能跨进程解锁。
• 不允许递归加锁和解锁。
• 持有互斥体的任务不能退出。
• 互斥体不可用于中断处理程序或定时器等场景。

4. 初始化与操作

互斥体可以静态定义或动态初始化，并提供相关 API 用于加锁和解锁。典型操作包括 mutex_lock, mutex_unlock, mutex_trylock 等。

5. 信号量与互斥体的对比

互斥体相比信号量更高效，但受限性较多。建议优先使用互斥体，只有在特殊场景无法满足条件时才使用信号量。

6. 自旋锁与互斥体的使用场景

• 短期锁定优先使用自旋锁。
• 长期锁定优先使用互斥体。
• 中断上下文中只能使用自旋锁。
• 需要睡眠时适合使用互斥体。

7. 使用实例

通过网卡驱动的代码片段展示了互斥体在访问临界资源时的加锁和解锁实际应用。

文章总结：

本文系统性介绍了互斥体的特点、使用规则及其与信号量、自旋锁的对比，提供了明确的使用建议，适合开发者学习和参考。

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