Linux设备驱动开发基础之互斥与同步基础

一些概念

1. 竟态：多个执行路径对同一资源进行操作时可能引发的资源混乱行为（①）。执行路径为并发源。
2. 临界区：对共享资源的访问代码片段。临界区只能是在一个进程内部而无法跨进程，因为其不是一个对象，我们无法定义一个临界区对象来告知其他进程，而像Mutex和SpinLock都可以。参考这篇文章。
3. 中断和抢占：一般都是在中断需要返回前会调用重新调度函数，如果没有禁止抢占，那么就会被高优先级的进程抢占。有的地方可以被中断但是进程必须不被抢占，那么只需要禁止抢占就行了。例如spin_lock是可以被中断的，但是不能被抢占,因为被其他进程抢占后会造成死锁。当然因为中断中也可能要去获得这个锁而造成死锁，这个就是spin_lock_irq的来由。

原子操作与原子变量

• 原子操作：每一步都是不可分割的。
• 原子变量：对此变量的操作（增加或者减小）是原子操作。

单核处理器+抢占 与 多核处理器在许多发面有类似的特性。

并发的来源

1. 中断
2. 调度器的可抢占性
3. 多核、多处理器的并发执行

中断

一般对于本地CPU（就是此刻运行这个代码的CPU或者CPU核），控制其中断使用的函数是：

• local_irq_enable
• local_irq_disable

调度器的可抢占性

调度器的控制函数 ...

内存管理主要分为：

1. 物理内存管理
2. 虚拟内存管理

物理内存管理

页

物理内存以页（page frame）为单位，一般为4K，如果是4G的内存那么，将会有一个大小为4G/4K=1M的数组mem_map，每一项保存着每一页的地址。

Zone

Zone是一些连续物理页的合集，参看下面的图3-2。将物理页分成了3个Zone区：

1. ZONE_HIGHMEM：物理内存高于896M的区域
2. ZONE_NORMAL：常规内存区域，如果DMA可以在此区域做内存访问，也可以使用这块区域
3. ZONE_DMA：0~nM，不同的架构和不同的芯片都可能不一样

因为数组mem_map与物理页对应，因此mem_map也被默认分为了上面三个区域。

内存节点

分为两种：

1. UMA：只有一个内存节点，CPU访问内存的内存的任何地址的速度是一样的。
2. NUMA：多个处理器，每个处理器都有自己的本地内存，通过总线通讯。访问本地内存比访问其他节点的内存快。

物理页面分配器：伙伴系统

伙伴系统的特征与作用：

1. 使用物理页为单位 ...