Linux 信号量：自旋锁还是信号？

Question

信号量的当前实现是如何工作的？它使用自旋锁还是信号？

如果使用信号，调度程序如何知道调用哪一个？

它在用户空间中是如何工作的？内核锁定建议使用自旋锁，但用户空间不建议使用。那么信号量在用户空间和内核空间的实现有什么不同吗？

Answer 1

利用开源的力量 - 只需查看源代码。

内核空间信号量定义为

struct semaphore {
    raw_spinlock_t      lock;
    unsigned int        count;
    struct list_head    wait_list;
};

lock 用于保护count 和wait_list。

在信号量上等待的所有任务都驻留在wait_list 中。当信号量上升时，一个任务被唤醒。

用户空间信号量应该依赖于信号量相关的系统调用，内核提供。用户空间信号量的定义是：

/* One semaphore structure for each semaphore in the system. */
struct sem {
    int              semval;      /* current value */
    int              sempid;      /* pid of last operation */
    spinlock_t       lock;        /* spinlock for fine-grained semtimedop */
    struct list_head sem_pending; /* pending single-sop operations */
};

内核使用与内核空间信号量类似的用户空间信号量的定义。 sem_pending 是等待进程列表以及一些附加信息。

我应该再次强调一点，内核空间信号量和用户空间信号量都没有使用自旋锁来等待锁定。自旋锁包含在这两个结构中只是为了保护结构成员免受并发访问。结构修改后，自旋锁被释放，任务在列表中停留直到被唤醒。

此外，自旋锁不适合等待来自另一个线程的某些事件。在获取自旋锁之前，内核禁用抢占。因此，在这种情况下，在单处理器机器上，自旋锁永远不会被释放。

我还应该注意到，用户空间信号量虽然代表用户空间服务，但在内核空间中执行。

附：内核空间信号量的源代码位于include/linux/semaphore.h 和kernel/semaphore.c，用户空间信号量位于ipc/sem.c