Linux是多任务操作系统，存在福哦个任务操作同一设备或内存的情况，现在介绍并发的管理。
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一、原子操作
1.整形操作API函数
Linux内核定义了atomic_t的结构体来完成整形数据的原子操作。用原子变量代替整形变量。
typedef struct {
int counter;
}atomic_t;
atomic_t a;
atomic_t b = ATOMIC_INIT(0);
| 函数 | 描述 |
|---|---|
| ATONMIC_INT(int i) | 定义原子变量并初始化值为i |
| int atomic_read(atomic_t *v) | 读取v的值，并且返回 |
| void atomic_set(atomic_t *v, int i) | 向v写入i |
| void atomic_add(int i， atomic_t *v) | v加上i |
| void atomic_sub(int i, atomic_t *v) | v减去i |
| void atomic_inc(atomic_t *v) | v自加1 |
| void atomic_dec(atomci_t *v) | v自减1 |
| int atomic_dec_return(atomic_t *v) | v自建1，并返回v的值 |
| int atomic_inc_return(atomic_t *v) | v自加1，并返回v的值 |
| int atomic_sub_and_test(int i, atomic_t *v) | v减去i，为0返回真，否则返回假 |
| int atomic_dec_and_test(atomic_t *v) | v自减1，为0返回真，否则返回假 |
| int atomic_inc_and_test(atomic *v) | v自加1，为0返回真，否则返回假 |
| int atomic_add_negative(int i, atomic_t *v) | v加上i，为负返回真，否则返回假 |
2.原子位操作API函数
| 函数 | 描述 |
|---|---|
| void set_bit(int nr,void *p) | 将地址p的第nr位设置1 |
| void clesr_bit(int nr, void *p) | 将地址p的第nr位清零 |
| void change_bit(int nr, void *p) | 将地址p的第nr位翻转 |
| int test_bit (int nr, void *p) | 获取地址p的第nr位 |
| int test_and_set_bit(int nr, void *p) | 获取地址p的nr位，再置1 |
| int test_and_clesr_bit(int nr, void *p) | 获取地址p的nr位，再清零 |
| int test_and_change_bit(int nr, void *p) | 获取地址p的nr位，再翻转 |
二、自旋锁
1.自旋锁
原子操作只能对整形或者位保护，自旋锁可以保护临界区，等待自旋锁的进程会一直出于自旋状态，会浪费处理器时间，降低系统性能，所以自旋锁适用于短时期轻量级加锁。
typedef struct spinlock {
/**/
} spinlock_t;
spinlock_t lock;
2.API函数
| 函数 | 描述 |
|---|---|
| DEFINE_SPINLOCK(spinlock_t lock) | 定义并初始化一个自选变量 |
| int spin_lock_init(spinlock_t *lock) | 初始化自旋锁 |
| void spin_lock(spinlock_t *lock) | 加锁 |
| void spin_unlock(spinlock_t *lock) | 解锁 |
| int spin_trylock(spinlock_t *lock) | 尝试获取指定自旋锁，没获取返回0 |
| int soin_is_locked(spinlock_t *lock) | 检查自旋锁是否被获取，没获取返回非0，获取返回0 |
被自旋锁保护的临界区不能调用能够引起睡眠或阻塞的API函数，否则会产生死锁现象。获取锁之前要禁止本地中断。
spin_lock(&lock);
/*
临界区，程序尽量精简
*/
spin_unlock(&lock);
| 函数 | 描述 |
|---|---|
| void spin_lock_irq(spinlock_t *lock) | 禁止本地中断，获取自旋锁 |
| void spin_unlock_irq(spinlock_t *lock) | 激活本地中断，释放自旋锁 |
| void spin_lock_irqsave(spinlock_t *lock, unsigned long flags) | 保存中断状态，禁止本地中断，获取自旋锁 |
| void spin_unlock_irqrestore(spinlock_t *lock, unsigned long flags) | 中断恢复以前状态，激活本地中断，释放自旋锁 |
在线程中建议使用后面两个，保存/恢复中断状态。在中断中使用spin_lock/spin_unlock
3.其他类型的锁
读写自旋锁,一个表里的数据进行保护，每次只能一个操作，读或者写。
typedef struct{
arch_rwlock_t raw_lock;
}rwlock_t;
顺序锁，允许在写的时候读，但不允许同时并发的写操作。
typedef struct {
struct seqcount seqcount;
spinlock_t lock;
} seqlock_t;
三、信号量
1.信号量简介
相比于自旋锁，信号量让进程进入休眠状态，不再占用cpu资源。而自旋锁让进程自旋。信号量适用于占用资源较长的场景。信号量不能用于中断，因为信号量引起休眠，中断不能休眠。如果临界区较短，不适用信号量，因为休眠和唤醒也要开销，不划算。
信号量有一个信号量值，初始化是如果大于1，就是计数型信号量，没访问一次信号量减一，直到等于0，不再访问，等待其他进程释放信号量，加一。如果信号量值不大于1，就是互斥访问，此时就是二值信号量。
struct semaphore {
raw_spinlock_t lock;
unsigned int count;
struct list_head wait_list;
}
2.API函数
| 函数 | 描述 |
|---|---|
| DEFINE_SEAMPHORE(name) | 定义一个信号量，设值为1 |
| void sema_init(struct semaphore *sem, int val) | 初始化信号量，设值为val |
| void down(struct semaphore *sem) | 获取信号量，休眠 |
| int down_trylock(struct semaphore *sem) | 尝试获取信号量，获取就返回0，没获取返回非0 |
| int down_interruptible(struct semaphore *sem) | 此函数进入休眠可以被信号打断 |
| void up(struct semaphore *sem) | 释放信号量 |
三、互斥体
1.互斥体简介
互斥体访问表示一次只有一个线程可以访问共享资源，可以让信号量的值为1，也可代表互斥访问。Linux提供互斥体-mutex。互斥访问建议使用mutex，而不用信号量。
struct mutex{
atomic_t count;
spinlock_t wait_lock;
}
mutex可以导致休眠，不能在中断中使用互斥体，中断只能使用自旋锁
和信号量一样，mutex保护的临界区可以调用引起阻塞的函数
必须由mutex持有者释放，并且mutex不能递归上锁和解锁
2.API函数
| 函数 | 描述 |
|---|---|
| DEFINE_MUTEX(name) | 定义并初始化mutex |
| void mutex_init(struct mutex *lock) | 初始化mutex |
| void mutex_lock(struct mutex *lock) | 获取mutex，获取失败就休眠 |
| void mutex_unlock(struct mutex *lock) | 释放mutex |
| int mutex_trylock(struct mutex *lock) | 尝试获取mutex，成功返回1，失败返回0 |
| int mutex_is_locked(struct mutex *lock) | 判断mutex是否被获取，是返回1，否返回0 |
| int mutex_lock_interruptible(struct mutex *lock) | 获取信号量失败进入休眠，可以被信号打断 |