信号量使用说明
（1）定义信号量
struct semaphore sem;
（2）初始化信号量
void sema_init(struct semaphore *sem, int val);
该函数初始化信号量，并设置信号量sem的值为val。
（3）获得信号量
extern void down(struct semaphore *sem); extern int __must_check down_interruptible(struct semaphore *sem); extern int __must_check down_killable(struct semaphore *sem); extern int __must_check down_trylock(struct semaphore *sem); extern int __must_check down_timeout(struct semaphore *sem, long jiffies);
void down(struct semaphore * sem);
该函数用于获得信号量sem，它会导致睡眠，因此不能在中断上下文中使用。
int down_interruptible(struct semaphore * sem);
该函数功能与down类似，不同之处为，因为down（）进入睡眠状态的进程不能被信号打断，但因为down_interruptible()进入睡眠状态的进程能被信号打断，信号也会导致该函数返回，这时候函数的返回值非0。在使用down_interruptible()获取信号量时，对返回值一般会进行检查，如果非0，通常立即返回- ERESTARTSYS
int down_trylock(struct semaphore * sem);
该函数尝试获得信号量sem，如果能够立刻获得，它就获得该信号量并返回0，否则，返回非0值。它不会导致调用者睡眠，可以在中断上下文中使用。
（4）释放信号量
void up(struct semaphore * sem);
该函数释放信号量sem，唤醒等待者。
信号量原理
struct semaphore {
raw_spinlock_t lock; // 对于信号量的操作，比如获取信号量时的减一操作，都需要做临界区保护（critial section），通过自旋锁实现临界区
unsigned int count;
struct list_head wait_list; // 当 count 为0时表示无法获取到信号量，需要把获取信号量的当前线程记录到这个链表，等 up 操作时唤醒等待信号量的线程
};
释放信号量函数时，发现链表内记录着等待此信号量的线程，唤醒线程
void up(struct semaphore *sem)
{
unsigned long flags;
raw_spin_lock_irqsave(&sem->lock, flags);
if (likely(list_empty(&sem->wait_list)))
sem->count++;
else
__up(sem);
raw_spin_unlock_irqrestore(&sem->lock, flags);
}
static noinline void __sched __up(struct semaphore *sem)
{
struct semaphore_waiter *waiter = list_first_entry(&sem->wait_list,
struct semaphore_waiter, list);
list_del(&waiter->list);
waiter->up = true;
wake_up_process(waiter->task);
}
获取信号量时，发现count为0，把当前线程记录到信号量的链表里，释放自旋锁，启调度
void down(struct semaphore *sem) { unsigned long flags;might_sleep(); raw_spin_lock_irqsave(&sem->lock, flags); if (likely(sem->count > 0)) sem->count--; else __down(sem); raw_spin_unlock_irqrestore(&sem->lock, flags); }
static noinline void __sched __down(struct semaphore *sem)
{
__down_common(sem, TASK_UNINTERRUPTIBLE, MAX_SCHEDULE_TIMEOUT);
}
static inline int __sched __down_common(struct semaphore *sem, long state,
long timeout)
{
struct semaphore_waiter waiter;
list_add_tail(&waiter.list, &sem->wait_list);
waiter.task = current;
waiter.up = false;
for (;;) {
if (signal_pending_state(state, current))
goto interrupted;
if (unlikely(timeout <= 0))
goto timed_out;
__set_current_state(state);
raw_spin_unlock_irq(&sem->lock);
timeout = schedule_timeout(timeout);
raw_spin_lock_irq(&sem->lock);
if (waiter.up)
return 0;
}
timed_out:
list_del(&waiter.list);
return -ETIME;
interrupted:
list_del(&waiter.list);
return -EINTR;
}
无论是释放信号量，还是获取信号量，临界区的实现都是通过自旋锁。所以在多核场景下，一个核如果获取了自旋锁操作信号量参数，其他核尝试获取锁会自旋在那。在临界区内如果需要睡眠，会先释放自旋锁，从而允许其他线程能够执行。
标签：信号量,struct,list,---,semaphore,sem,down From： https://www.cnblogs.com/god-of-death/p/17773680.html