1# 锁的类型及其规则 2 3## 简介 4 5  DragonOS内核实现了一些锁，大致可以分为两类： 6 7- 休眠锁 8- 自旋锁 9 10## 锁的类型 11 12### 休眠锁 13 14  休眠锁只能在可抢占的上下文之中被获取。 15 16  在DragonOS之中，实现了以下的休眠锁： 17 18- semaphore 19- mutex_t 20 21### 自旋锁 22 23- spinlock_t 24- {ref}`RawSpinLock <_spinlock_doc_rawspinlock>`（Rust版本的spinlock_t，但与spinlock_t不兼容） 25- {ref}`SpinLock <_spinlock_doc_spinlock>` —— 在RawSpinLock的基础上，封装了一层守卫(Guard), 将锁及其要保护到的数据绑定在一个结构体内，并能在编译期避免未加锁就访问数据的问题。 26 27  进程在获取自旋锁后，将改变pcb中的锁变量持有计数，从而隐式地禁止了抢占。为了获得更多灵活的操作，spinlock还提供了以下的方法： 28 29| 后缀 | 说明 | 30| ------------------------ | -------------------------- | 31| _irq() | 在加锁时关闭中断/在放锁时开启中断 | 32| _irqsave()/_irqrestore() | 在加锁时保存中断状态，并关中断/在放锁时恢复中断状态 | 33 34  当您同时需要使用自旋锁以及引用计数时，一个好的方法是：使用`lockref`. 这是一种额外的加速技术，能额外提供“无锁修改引用计数”的功能。详情请见：{ref}`lockref <_lockref>` 35 36## 详细介绍 37 38### 自旋锁的详细介绍 39 40  关于自旋锁的详细介绍，请见文档：{ref}`自旋锁 <_spinlock_doc>` 41 42### semaphore信号量 43 44  semaphore信号量是基于计数实现的。 45 46  当可用资源不足时，尝试对semaphore执行down操作的进程将会被休眠，直到资源可用。 47 48### mutex互斥量 49 50  mutex是一种轻量级的同步原语，只有0和1两种状态。 51 52  当mutex被占用时，尝试对mutex进行加锁操作的进程将会被休眠，直到资源可用。 53 54#### 特性 55 56- 同一时间只有1个任务可以持有mutex 57- 不允许递归地加锁、解锁 58- 只允许通过mutex的api来操作mutex 59- 在硬中断、软中断中不能使用mutex 60 61#### 数据结构 62 63  mutex定义在`common/mutex.h`中。其数据类型如下所示： 64 65```c 66typedef struct 67{ 68 69 atomic_t count; // 锁计数。1->已解锁。 0->已上锁,且有可能存在等待者 70 spinlock_t wait_lock; // mutex操作锁，用于对mutex的list的操作进行加锁 71 struct List wait_list; // Mutex的等待队列 72} mutex_t; 73``` 74 75#### API 76 77##### mutex_init 78 79**`void mutex_init(mutex_t *lock)`** 80 81  初始化一个mutex对象。 82 83##### mutex_lock 84 85**`void mutex_lock(mutex_t *lock)`** 86 87  对一个mutex对象加锁。若mutex当前被其他进程持有，则当前进程进入休眠状态。 88 89##### mutex_unlock 90 91**`void mutex_unlock(mutex_t *lock)`** 92 93  对一个mutex对象解锁。若mutex的等待队列中有其他的进程，则唤醒下一个进程。 94 95##### mutex_trylock 96 97**`void mutex_trylock(mutex_t *lock)`** 98 99  尝试对一个mutex对象加锁。若mutex当前被其他进程持有，则返回0.否则，加锁成功，返回1. 100 101##### mutex_is_locked 102 103**`void mutex_is_locked(mutex_t *lock)`** 104 105  判断mutex是否已被加锁。若给定的mutex已处于上锁状态，则返回1，否则返回0。 106 107