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舊的信號量接口
互斥體接口代替了舊的信號量接口(semaphore)。互斥體接口是從-rt樹演化而來的，在2.6.16內核中被融入主線內核。
盡管如此，但是舊的信號量仍然在內核和驅動程序中廣泛使用。信號量接口的基本用法如下：
#include <asm/semaphore.h> /* Architecture dependent header */
/* Statically declare a semaphore. To dynamically
create a semaphore, use init_MUTEX() */
static DECLARE_MUTEX(mysem);
down(&mysem); /* Acquire the semaphore */
/* ... Critical Section code ... */
up(&mysem); /* Release the semaphore */
1. 案例1：進程上下文，單CPU，非搶占內核
這種情況最為簡單，不需要加鎖，因此不再贅述。
2. 案例2：進程和中斷上下文，單CPU，非搶占內核
在這種情況下，為了保護臨界區，僅僅需要禁止中斷。如圖2-4所示，假定進程上下文的執行單元A、B以及中斷上下文的執行單元C都企圖進入相同的臨界區。
由于執行單元C總是在中斷上下文執行，它會優先于執行單元A和B，因此，它不用擔心保護的問題。執行單元A和B也不必關心彼此會被互相打斷，因為內核是非搶占的。因此，執行單元A和B僅僅需要擔心C會在它們進入臨界區的時候強行進入。為了實現此目的，它們會在進入臨界區之前禁止中斷：
Point A：
local_irq_disable(); /* Disable Interrupts in local CPU */
/* ... Critical Section ... */
local_irq_enable(); /* Enable Interrupts in local CPU */
但是，如果當執行到Point A的時候已經被禁止，local_irq_enable()將產生副作用，它會重新使能中斷，而不是恢復之前的中斷狀態。可以這樣修復它：
unsigned long flags;
Point A:
local_irq_save(flags); /* Disable Interrupts */
/* ... Critical Section ... */
local_irq_restore(flags); /* Restore state to what it was at Point A */
不論Point A的中斷處于什么狀態，上述代碼都將正確執行。
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3. 案例3：進程和中斷上下文，單CPU，搶占內核
如果內核使能了搶占，僅僅禁止中斷將無法確保對臨界區的保護，因為另一個處于進程上下文的執行單元可能會進入臨界區。重新回到圖2-4，現在，除了C以外，執行單元A和B必須提防彼此。顯而易見，解決該問題的方法是在進入臨界區之前禁止內核搶占、中斷，并在退出臨界區的時候恢復內核搶占和中斷。因此，執行單元A和B使用了自旋鎖API的irq變體：
unsigned long flags;
Point A:
/* Save interrupt state.
* Disable interrupts - this implicitly disables preemption */
spin_lock_irqsave(&mylock, flags);
/* ... Critical Section ... */
/* Restore interrupt state to what it was at Point A */
spin_unlock_irqrestore(&mylock, flags);
我們不需要在最后顯示地恢復Point A的搶占狀態，因為內核自身會通過一個名叫搶占計數器的變量維護它。在搶占被禁止時(通過調用preempt_disable())，計數器值會增加;在搶占被使能時(通過調用preempt_enable())，計數器值會減少。只有在計數器值為0的時候，搶占才發揮作用。
4. 案例4：進程和中斷上下文，SMP機器，搶占內核
現在假設臨界區執行于SMP機器上，而且你的內核配置了CONFIG_SMP和CONFIG_PREEMPT。
到目前為止討論的場景中，自旋鎖原語發揮的作用僅限于使能和禁止搶占和中斷，時間的鎖功能并未被完全編譯進來。在SMP機器內，鎖邏輯被編譯進來，而且自旋鎖原語確保了SMP安全性。SMP使能的含義如下：
unsigned long flags;
Point A:
/*
- Save interrupt state on the local CPU
- Disable interrupts on the local CPU. This implicitly disables preemption.
- Lock the section to regulate access by other CPUs
*/
spin_lock_irqsave(&mylock, flags);
/* ... Critical Section ... */
/*
- Restore interrupt state and preemption to what it
was at Point A for the local CPU
- Release the lock
*/
spin_unlock_irqrestore(&mylock, flags);
在SMP系統上，獲取自旋鎖時，僅僅本CPU上的中斷被禁止。因此，一個進程上下文的執行單元(圖2-4中的執行單元A)在一個CPU上運行的同時，一個中斷處理函數(圖2-4中的執行單元C)可能運行在另一個CPU上。非本CPU上的中斷處理函數必須自旋等待本CPU上的進程上下文代碼退出臨界區。中斷上下文需要調用spin_lock()/spin_unlock()：
spin_lock(&mylock);
/* ... Critical Section ... */
spin_unlock(&mylock);
除了有irq變體以外，自旋鎖也有底半部(BH)變體。在鎖被獲取的時候，spin_lock_bh()會禁止底半部，而spin_unlock_bh()則會在鎖被釋放時重新使能底半部。我們將在第4章討論底半部。
-rt樹
實時(-rt)樹，也被稱作CONFIG_PREEMPT_RT補丁集，實現了內核中一些針對低延時的修改。該補丁集可以從www.kernel.org/pub/linux/kernel/projects/rt下載，它允許內核的大部分位置可被搶占，但是用自旋鎖代替了一些互斥體。它也合并了一些高精度的定時器。數個-rt功能已經被融入了主線內核。詳細的文檔見http://rt.wiki.kernel.org/。
為了提高性能，內核也定義了一些針對特定環境的特定的鎖原語。使能適用于代碼執行場景的互斥機制將使代碼更高效。下面來看一下這些特定的互斥機制。