linux的应用线程同步与驱动同步机制

2023-09-12 22:34:15

在这里插入图片描述

同步机制

在 Linux 应用程序和内核中的驱动程序中,有一些常见的同步机制用于实现线程或进程之间的同步和数据访问保护。下面是它们的一些主要机制:

Linux 应用程序中的同步机制:

  1. 互斥锁(Mutex):用于保护共享资源,确保只有一个线程可以访问该资源。应用程序可以使用 pthread_mutex_t 类型的互斥锁,使用 pthread_mutex_lock()pthread_mutex_unlock() 函数来实现加锁和解锁操作。

  2. 条件变量(Condition Variable):用于线程之间的等待和通知机制。它允许线程等待某个条件成立,当条件满足时,其他线程可以通过发送信号或广播来通知等待的线程。应用程序可以使用 pthread_cond_t 类型的条件变量,使用 pthread_cond_wait()pthread_cond_signal()pthread_cond_broadcast() 函数来实现等待和通知操作。

  3. 信号量(Semaphore):用于控制对共享资源的并发访问。它可以用来限制同时访问某个资源的线程或限制资源的数量。应用程序可以使用 sem_t 类型的信号量,使用 sem_wait()sem_post()sem_init() 等函数来实现等待和释放操作。

  4. 自旋锁(Spinlock):类似于互斥锁,但是不会使线程进入阻塞状态,而是在自旋过程中一直尝试获取锁。应用程序可以使用 pthread_spinlock_t 类型的自旋锁,使用 pthread_spin_lock()pthread_spin_unlock() 函数来实现加锁和解锁操作。

Linux 内核中的驱动程序同步机制:

  1. 自旋锁(Spinlock):与应用程序中的自旋锁类似,用于保护内核中的共享数据结构。内核中的自旋锁使用 spinlock_t 类型,使用 spin_lock()spin_unlock() 函数来实现加锁和解锁操作。

  2. 信号量(Semaphore):与应用程序中的信号量类似,用于内核中的并发控制和同步。内核中的信号量使用 struct semaphore 结构体,使用 down()up()sema_init() 等函数来实现等待和释放操作。

  3. 读写锁(Reader-Writer Lock):用于实现读者和写者之间的同步和互斥访问。它允许多个读者同时访问共享资源,但只允许一个写者进行写操作。内核中的读写锁使用 rwlock_t 类型,使用 read_lock()read_unlock()write_lock()write_unlock() 等函数来实现加锁和解锁操作。

  4. 原子操作(Atomic Operations):用于执行原子操作,确保在多线程环境下的操作是不可分割的。内核中提供了一系列的原子操作函数,如 atomic_t 类型和相关的原子操作函数,如 atomic_read()atomic_set()atomic_add()atomic_sub() 等。

这些是 Linux 应用程序和内核中常用的同步机制,它们可以在多线程或多进程环境下实现同步和互斥访问,确保数据的一致性和正确性。具体选择哪种机制取决于应用程序或驱动程序的需求和场景。

同步机制区别

在 Linux 应用程序中的同步和内核中的驱动程序同步之间存在一些区别。下面是它们的主要区别:

  1. 上下文和范围:Linux 应用程序中的同步通常发生在用户空间,而内核中的驱动程序同步发生在内核空间。应用程序同步主要涉及用户级线程和进程之间的同步,而驱动程序同步涉及内核级线程和驱动程序之间的同步。

  2. 访问对象:应用程序同步主要关注于应用程序内的共享数据,例如线程之间共享的变量或数据结构。驱动程序同步主要关注于内核中的共享资源,例如设备、中断或内核数据结构。

  3. 同步机制:应用程序中的同步通常使用线程同步原语,如互斥锁、条件变量、信号量等来实现。这些同步机制通常是用户空间的库函数。驱动程序中的同步通常使用内核提供的同步原语,如自旋锁、信号量、读写锁等。

  4. 调度和并发:应用程序同步在用户空间中进行调度,由操作系统的调度器管理。线程的执行可以并发或并行进行。驱动程序同步在内核空间中进行调度,受到内核调度器的管理。内核线程的执行通常以并发的方式进行,因为内核线程可以在多个 CPU 核心上同时运行。

  5. 效率和延迟:由于应用程序同步在用户空间执行,它们通常具有较低的开销和延迟。相比之下,驱动程序同步在内核空间执行,涉及到内核调度和上下文切换,因此可能具有更高的开销和延迟。

总的来说,应用程序同步主要关注于用户空间中的线程之间的同步,使用用户级同步机制,而驱动程序同步主要关注于内核空间中的驱动程序和内核线程之间的同步,使用内核级同步机制。
在这里插入图片描述

更多推荐

软考 -- 计算机学习(2)

文章目录一、安全性知识1.1信息安全和信息系统安全1.2信息安全技术1.3网络安全技术二、多媒体技术三、软件工程基础知识3.1信息系统生命周期3.2软件过程模型3.3信息系统开发方法3.4系统分析和设计概述3.5结构化开发方法3.6系统运行与维护四、项目管理4.1进度管理4.2质量管理4.3风险管理一、安全性知识1.1

OpenText EnCase 客户案例——诺贝丽斯(Novelis)

OpenTextEnCase客户案例——诺贝丽斯(Novelis)诺贝丽斯(世界领先的铝材压延和回收企业)通过OpenText保存数据和节省资金诺贝丽斯在内部引入电子发现,通过OpenTextEnCaseInformationAssurance(以前称为EnCaseeDiscovery)解决方案交付复杂的案例。挑战电子

MySQL常见面试题(四)

😀前言在进行数据库设计和优化的过程中,我们不得不面对多样化的技术和方法来确保我们的系统可以高效、可靠地运行。为了深入了解和掌握这个领域,我们将讨论InnoDB存储引擎的多种索引类型,以及索引的不同方面和分类。我们还将深入探讨为什么通常推荐使用自增列作为主键,以及主键和唯一键之间的区别。最后,我们将提供一系列可用于SQ

activiti流程变量

activiti流程变量定义流程变量在Activiti中是一个十分重要的角色,流程运转时,需要靠流程变量,业务系统和activiti结合时少不了流程变量,流程变量就是activiti在管理工作流时根据管理需要而设置的变量。比如:在出差申请流程流转是如果出差天数大于三天则需要总经理审批,否者只需要认识审批,出差天数就可以

AI&DAO,将会引领我们走向何方?

人工智能(AI)和分布式自治组织(DAO)都是区块链赛道的热门项目之一,他们看似在不同的领域独立发展,然而,它们之间也存在着巨大的协同潜力。未来,AI有望成为推动DAO发展的重要动力,同时,DAO也可成为AI的最佳实验场所。DAO的下一波浪潮可能是AIDAO。释放生产力的未来首先,让我们来思考一下,AI如何在DAO中释

创建一个简单的外卖订餐系统

在今天的快节奏生活中,外卖订餐系统已经成为了人们日常生活中不可或缺的一部分。这些系统通过在线点餐和配送服务,为用户提供了便捷的用餐体验。在本文中,我们将创建一个简单的外卖订餐系统,使用Python和Flask框架构建后端,以及HTML、CSS和JavaScript构建前端。技术栈我们将使用以下技术栈来构建这个外卖订餐系

【基本数据结构 三】线性数据结构:栈

学习了数组和链表后,再来看看第三种线性表结构,也就是栈,栈和后边讲的队列一样是一种受限的线性表结构,正是因为其使用有限制,所以对于一些特定的需要操作可控的场合,受限的结构就非常有用。栈的定义我们平时放盘子的时候,都是从下往上一个一个放;取的时候,我们也是从上往下一个一个地依次取,不能从中间任意抽出。栈的结构后进者先出,

Rust认识所有权(4)

认识所有权1.认识所有权2.什么是所有权?2.1程序运行管理运行的方式2.2栈(Stack)和堆(Heap)1.栈(Stack)2.堆(Heap)2.3所有权规则2.4变量作用域2.4String类型2.5内存与分配1.以String类型为参考2.变量与数据交互的方式(一):移动2.1String版本3.变量与数据交互

Linux内核源码分析 (B.4) 深度剖析 Linux 伙伴系统的设计与实现

Linux内核源码分析(B.4)深度剖析Linux伙伴系统的设计与实现文章目录1\.伙伴系统的核心数据结构2\.到底什么是伙伴3\.伙伴系统的内存分配原理4\.伙伴系统的内存回收原理5\.进入伙伴系统的前奏5.1获取内存区域zone里指定的内存水位线5.2检查zone中剩余内存容量是否满足水位线要求5.3内存分配成功之

Vision Transformer(ViT)论文解读与代码实践(Pytorch)

VisionTransformerVisionTransformer(ViT)是一种基于Transformer架构的神经网络模型,用于处理计算机视觉任务。传统的计算机视觉模型如卷积神经网络(CNN)在处理图像任务时取得了很大的成功,但CNN存在一些局限,例如对于长距离依赖的建模能力较弱。ViT通过引入Transform

Windows下SpringBoot连接Redis的正确使用姿势

1.安装Redis1.1通过wsl安装redis参考官方安装文档,需要在wsl2上安装redis服务。注意我们启动redis的方式:Firstway:采用官方文档的方式:sudoserviceredis-serverstart,关闭wsl后redis在后台仍能运行,可以sudoserviceredis-serverst

热文推荐