Linux內(nèi)核的同步機(jī)制(2)信號(hào)量（semaphore）
信號(hào)量在創(chuàng)建時(shí)需要設(shè)置一個(gè)初始值，表示同時(shí)可以有幾個(gè)任務(wù)可以訪(fǎng)問(wèn)該信號(hào)量保護(hù)的共享資源，初始值為1就變成互斥鎖（Mutex），即同時(shí)只能有一個(gè)任務(wù)可以訪(fǎng)問(wèn)信號(hào)量保護(hù)的共享資源。
一個(gè)任務(wù)要想訪(fǎng)問(wèn)共享資源，首先必須得到信號(hào)量，獲取信號(hào)量的操作將把信號(hào)量的值減1，若當(dāng)前信號(hào)量的值為負(fù)數(shù)，表明無(wú)法獲得信號(hào)量，該任務(wù)必須掛起在該信號(hào)量的等待隊(duì)列等待該信號(hào)量可用；若當(dāng)前信號(hào)量的值為非負(fù)數(shù)，表示可以獲得信號(hào)量，因而可以立刻訪(fǎng)問(wèn)被該信號(hào)量保護(hù)的共享資源。
當(dāng)任務(wù)訪(fǎng)問(wèn)完被信號(hào)量保護(hù)的共享資源后，必須釋放信號(hào)量，釋放信號(hào)量通過(guò)把信號(hào)量的值加1實(shí)現(xiàn)，如果信號(hào)量的值為非正數(shù)，表明有任務(wù)等待當(dāng)前信號(hào)量，因此它也喚醒所有等待該信號(hào)量的任務(wù)。
信號(hào)量的API有：
DECLARE_MUTEX(name)
該宏聲明一個(gè)信號(hào)量name并初始化它的值為1，即聲明一個(gè)互斥鎖。
//在Linux2.6.26中沒(méi)找到該宏
DECLARE_MUTEX_LOCKED(name)
該宏聲明一個(gè)互斥鎖name，但把它的初始值設(shè)置為0，即鎖在創(chuàng)建時(shí)就處在已鎖狀態(tài)。因此對(duì)于這種鎖，一般是先釋放后獲得。
void sema_init (struct semaphore *sem, int val);
該函用于數(shù)初始化設(shè)置信號(hào)量的初值，它設(shè)置信號(hào)量sem的值為val。
void init_MUTEX (struct semaphore *sem);
該函數(shù)用于初始化一個(gè)互斥鎖，即它把信號(hào)量sem的值設(shè)置為1。
void init_MUTEX_LOCKED (struct semaphore *sem);
該函數(shù)也用于初始化一個(gè)互斥鎖，但它把信號(hào)量sem的值設(shè)置為0，即一開(kāi)始就處在已鎖狀態(tài)。
void down(struct semaphore * sem);
該函數(shù)用于獲得信號(hào)量sem，它會(huì)導(dǎo)致睡眠，因此不能在中斷上下文（包括IRQ上下文和softirq上下文）使用該函數(shù)。該函數(shù)將把sem的值減1，如果信號(hào)量sem的值非負(fù)，就直接返回，否則調(diào)用者將被掛起，直到別的任務(wù)釋放該信號(hào)量才能繼續(xù)運(yùn)行。
int down_interruptible(struct semaphore * sem);
該函數(shù)功能與down類(lèi)似，不同之處為，down不會(huì)被信號(hào)（signal）打斷，但down_interruptible能被信號(hào)打斷，因此該函數(shù)有返回值來(lái)區(qū)分是正常返回還是被信號(hào)中斷，如果返回0，表示獲得信號(hào)量正常返回，如果被信號(hào)打斷，返回-EINTR。
int down_trylock(struct semaphore * sem);
該函數(shù)試著獲得信號(hào)量sem，如果能夠立刻獲得，它就獲得該信號(hào)量并返回0，否則，表示不能獲得信號(hào)量sem，返回值為非0值。因此，它不會(huì)導(dǎo)致調(diào)用者睡眠，可以在中斷上下文使用。
void up(struct semaphore * sem);
該函數(shù)釋放信號(hào)量sem，即把sem的值加1，如果sem的值為非正數(shù)，表明有任務(wù)等待該信號(hào)量，因此喚醒這些等待者。
頭文件:
#include <linux/semaphore.h>
/*
* Copyright (c) 2008 Intel Corporation
* Author: Matthew Wilcox <willy@linux.intel.com>
*
* Distributed under the terms of the GNU GPL, version 2
*
* Please see kernel/semaphore.c for documentation of these functions
*/
#ifndef __LINUX_SEMAPHORE_H
#define __LINUX_SEMAPHORE_H
#include <linux/list.h>
#include <linux/spinlock.h>
/* Please don't access any members of this structure directly */
struct semaphore {
spinlock_t lock;
unsigned int count;
struct list_head wait_list;
};
#define __SEMAPHORE_INITIALIZER(name, n) \
{ \
.lock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED((name).lock), \
.count = n, \
.wait_list = LIST_HEAD_INIT((name).wait_list), \
}
#define __DECLARE_SEMAPHORE_GENERIC(name, count) \
struct semaphore name = __SEMAPHORE_INITIALIZER(name, count)
#define DECLARE_MUTEX(name) __DECLARE_SEMAPHORE_GENERIC(name, 1)
static inline void sema_init(struct semaphore *sem, int val)
{
static struct lock_class_key __key;
*sem = (struct semaphore) __SEMAPHORE_INITIALIZER(*sem, val);
lockdep_init_map(&sem->lock.dep_map, "semaphore->lock", &__key, 0);
}
#define init_MUTEX(sem) sema_init(sem, 1)
#define init_MUTEX_LOCKED(sem) sema_init(sem, 0)
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);
extern void up(struct semaphore *sem);
#endif /* __LINUX_SEMAPHORE_H */