linux并发控制之读写信号量

读写信号量与信号量之间的关系类似于自旋锁与读写自旋锁。
读写信号量可能会引起进程阻塞,但是它允许N个读执行单元同时访问共享资源,而最多只允许有一个写执行单元访问共享资源;因此,读写信号量是一种相对放宽条件的、粒度稍大于信号量的互斥机制。
注意：
信号量不允许任何操作之间有并发。

理解：
定义于#include<linux/rwsem.h> 实际上在arch/X86/include/asm/rwsem.h
其结构体为：

struct rw_semaphore {
long
count;
spinlock_twait_lock;
struct list_headwait_list;
#ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
struct lockdep_mapdep_map;
#endif
};

其中读锁和写锁函数为：

static inline void __down_read(struct rw_semaphore *sem)
{
asm volatile("# beginning down_read\n\t"
LOCK_PREFIX _ASM_INC "(%1)\n\t"
/* adds 0x00000001 */
" jns 1f\n"
" call call_rwsem_down_read_failed\n" //跳转到rwsem_down_read_failed函数
"1:\n\t" //给输出信息占位
"# ending down_read\n\t"
: "+m" (sem->count)
: "a" (sem)
: "memory", "cc");
}

static inline void __down_write_nested(struct rw_semaphore *sem, int subclass)
{
long tmp;
asm volatile("# beginning down_write\n\t"
LOCK_PREFIX " xadd %1,(%2)\n\t" //xadd表示原操作数和目的操作数值相交换，而后相加保存入目的操作数
/* adds 0xffff0001, returns the old value */
" test %1,%1\n\t" //利用test指令检测count变量来实现
/* was the count 0 before? */
" jz 1f\n"
" call call_rwsem_down_write_failed\n"
"1:\n"
"# ending down_write"
: "+m" (sem->count), "=d" (tmp)
: "a" (sem), "1" (RWSEM_ACTIVE_WRITE_BIAS)
: "memory", "cc");
}

操作：

struct rw_semaphore rw_sem; //定义读写信号量
void init_rwsem(struct rw_semaphore* rw_sem); //初始化读写信号量

void down_read(struct rw_semaphore* rw_sem); //获取读信号量
int down_read_trylock(struct rw_semaphore* rw_sem); //尝试获取读信号量
void up_read(struct rw_semaphore* rw_sem);

void down_write(struct rw_semaphore* rw_sem); //获取写信号量
int down_write_trylock(struct rw_semaphore* rw_sem);//尝试获取写信号量
void up_write(struct rw_semaphore* rw_sem);

用例：
rw_semaphore sem;
init_rwsem(&sem);

down_read(&sem);
...临界区...
up_read(&sem);

down_write(&sem);
...临界区...
up_write(&sem);

另：
void downgrade_write(struct rw_semaphore* sem);
该函数用于把写者降级为读者,有时,这是必要的。
因为写者是互斥的、排它的,因此在写者保护读写信号量期间,任何读者或写者都将无法访问该信号量所保护的共享资源,对于那些当前条件下不需要写操作的访问者,降级为写者,将使得等待访问的读者能够立即访问,从而增加了并发性,提高了效率。