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前言

本文记录在rk3568开发板做的自旋锁实验。通过自旋锁控制state变量来限制只有一个应用程序来打开驱动设备。

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1、spinlock是什么？

spinlock称为自旋锁，如果获取不到资源，就只能一直傻傻地等待资源被释放——“原地打转”，所以称为自旋锁。

Linux内核使用结构体spinlock_t表示自旋锁。

typedef struct spinlock {
   
union {
   
struct raw_spinlock rlock;

 #ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
# define LOCK_PADSIZE (offsetof(struct raw_spinlock, dep_map))
struct {
   
 u8 __padding[LOCK_PADSIZE];
struct lockdep_map dep_map;
};
#endif
};
} spinlock_t;

在使用自旋锁之前，肯定要先定义一个自旋锁变量，定义方法如下所示：
spinlock_t lock; //定义自旋锁

自旋锁API函数

注意：
若线程A执行自旋锁的过程中，被中断打断了，中断也有执行自旋锁的操作，那么为了防止死锁的出现，最好的解决办法是获取锁之前，关闭本地中断。
线程与中断并发访问处理 API 函数

建议使用 spin_lock_irqsave/ spin_unlock_irqrestore，因为这一组函
数会保存中断状态，在释放锁的时候会恢复中断状态。一般在线程中使用 spin_lock_irqsave/
spin_unlock_irqrestore，在中断中使用 spin_lock/spin_unlock，示例代码如下所示：

 DEFINE_SPINLOCK(lock) /* 定义并初始化一个锁 */

/* 线程 A */
void functionA (){
   
    unsigned long flags; /* 中断状态 */
    spin_lock_irqsave(&lock, flags) /* 获取锁 */
    /* 临界区 */
    spin_unlock_irqrestore(&lock, flags) /* 释放锁 */
}

/* 中断服务函数 */
void irq() {
   
    spin_lock(&lock) /* 获取锁 */
    /* 临界区 */
    spin_unlock(&lock) /* 释放锁 */
}

下半部(BH)也会竞争共享资源，有些资料也会将下半部叫做底半部。关于下半部后面的
章节会讲解，如果要在下半部里面使用自旋锁

2、自旋锁实验

本实验目的：用spinlock的lock变量控制state变量加减，state控制应用程序只允许打开一个。

思路：

1. 在驱动程序init初始化lock
2. 每次open驱动设备，都会上锁解锁来限制state变量，防止其他线程修改state变量。state为1的时候表示有应用程序在占用设备。为0则表示设备空闲。
3. 应用程序结束后，state变量减1，表示释放设备资源。（realse也要用自旋锁控制state）

2.1源码

驱动程序：spinlock.c

#include <linux/types.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/ide.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/of_address.h>
#include <linux/of_gpio.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>

#define GPIOLED_CNT      		1           	/* 设备号个数 */
#define GPIOLED_NAME        	"gpioled" 	    /* 名字 */
#define LEDOFF              	0               /* 关灯 */
#define LEDON               	1               /* 开灯 */

struct led_dev
{
   
    dev_t devid;          		/* 设备号 */
    struct cdev cdev;    		/* cdev */
    struct class *class;  	    /* 类 */
    struct device *device;  	/* 设备 */
    int major;