基本概念:
并發指的是多個執行單元同時、并行被執行,而并發的執行單元對共享資源(硬體資源和軟體上的全局變量、靜态變量等)的通路則很容易導緻競态。
當多個程序、線程或中斷同時通路同一個資源, 可能導緻錯誤.
程序上下文:應用程式陷入核心運作時所處的核心環境
中斷上下文:中斷服務程式執行時所處的核心環境
搶占式核心:使用者程式在執行系統調用期間可以被高優 先級程序搶占
非搶占式核心:使用者程式執行系統調用不能被其他程序 搶占
對稱多處理器(SMP):一個計算機上彙集了多個處理 器,他們共享記憶體和總線,可并行處理資料
單處理器:隻有一個CPU
引起并發錯誤的原因有:
中斷
中斷的級别是最高的,中斷到來時會強奪程序的cpu使用權,如果程序和中斷都通路臨界區時,并發操作産生了。
程序的搶占
一個程序正在使用一個全局變量(共享資源),而此時一個程序搶占了cpu的使用權,并且也對這個全局變量進行了操作,此時并發操作也産生了。
多處理器
兩個程序分别在兩個cpu上同時執行,他們都在通路同一個共享資源,也會産生并發。
linux中包含衆多的互斥與同步機制,包括中斷屏蔽、信号量、互斥體、自旋鎖、原子操作、讀寫鎖等
并發導緻的錯誤示範代碼:
驅動端:
#include <linux/device.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/irq.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/irq.h>
#include <asm/io.h>
#include <mach/gpio.h>
#include <linux/delay.h>
#include <mach/regs-gpio.h> /*S5PV210_GPH3_BASE*/
#define EINT_DEVICE_ID 1
#define DRIVER_NAME "key_eint_race"
#define err(msg) printk(KERN_ERR "%s: " msg "\n", DRIVER_NAME)
#define __debug(fmt, arg...) printk(KERN_DEBUG fmt, ##arg)
#define GPH3CON (unsigned long)(S5PV210_GPH3_BASE+ 0x00)
#define GPH3DAT (unsigned long)(S5PV210_GPH3_BASE + 0x04)
#define GPH2UP (unsigned long)(S5PV210_GPH2_BASE + 0x08)
static int major = 0; /* Driver Major Number */
static int minor = 0; /* Driver Minor Number */
struct class *key_class;
static struct device *key_device;
static unsigned int key;
static unsigned int deal_key_value(unsigned int data)
{
key = data;
udelay(1000);
return key;
}
irqreturn_t buttons_interrupt(int irq, void *dev_id)
{
deal_key_value((unsigned int)dev_id);
//__debug("in eint function...\n");
return IRQ_HANDLED;
}
static void key_io_port_init(void)
{
unsigned long reg_val;
reg_val = readl(GPH3CON);
reg_val &= ~((0x0f<<0) | (0x0f<<4));
reg_val |= ((0x01<<0) | (0x01<<4));
writel(reg_val, GPH3CON);
reg_val = readl(GPH3DAT);
reg_val &= ~((0x01<<0) | (0x01<<1));
writel(reg_val, GPH3DAT);
reg_val = readl(GPH2UP);
reg_val &= ~(0x03<<8);
reg_val |= 0x02<<8;
writel(reg_val, GPH2UP);
}
static ssize_t key_read(struct file *filp, char *buf, size_t count, loff_t *f_pos)
{
int key_num;
int cpy_len;
int retval;
key_num =deal_key_value(current->pid);
cpy_len = min(sizeof(key_num), count);
retval = copy_to_user(buf, &key_num, cpy_len);
return (cpy_len - retval);
}
/* Driver Operation structure */
static struct file_operations key_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.read = key_read,
};
static int __init key_eint_init(void)
{
int retval;
key_io_port_init();
//__debug("in key_eint_init\n");
retval = set_irq_type(IRQ_EINT(20),IRQ_TYPE_EDGE_FALLING);
if(retval){
err("IRQ_EINT20 set irq type failed");
goto error;
}
retval = request_irq(IRQ_EINT(20), buttons_interrupt, IRQF_DISABLED,
"KEY1", (void *)EINT_DEVICE_ID);
if(retval){
err("request eint20 failed");
goto error;
}
/* Driver register */
major = register_chrdev(major, DRIVER_NAME, &key_fops);
if(major < 0){
err("register char device fail");
retval = major;
goto error_register;
}
key_class=class_create(THIS_MODULE,DRIVER_NAME);
if(IS_ERR(key_class)){
err("class create failed!");
retval = PTR_ERR(key_class);
goto error_class;
}
key_device=device_create(key_class,NULL, MKDEV(major, minor), NULL,DRIVER_NAME);
if(IS_ERR(key_device)){
err("device create failed!");
retval = PTR_ERR(key_device);
goto error_device;
}
__debug("register myDriver OK! Major = %d\n", major);
return 0;
error_device:
class_destroy(key_class);
error_class:
unregister_chrdev(major, DRIVER_NAME);
error_register:
free_irq(IRQ_EINT(20), (void *)EINT_DEVICE_ID);
error:
return retval;
}
static void __exit key_eint_exit(void)
{
//__debug("in key_eint_exit\n");
free_irq(IRQ_EINT(20), (void *)EINT_DEVICE_ID);
unregister_chrdev(major, DRIVER_NAME);
device_destroy(key_class,MKDEV(major, minor));
class_destroy(key_class);
return;
}
module_init(key_eint_init);
module_exit(key_eint_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Eric");