## 5.1. scull 中的缺陷
让我们快速看一段 scull 内存管理代码. 在写逻辑的深处, scull 必须决定它请求的内存是否已经分配. 处理这个任务的代码是:
~~~
if (!dptr->data[s_pos]) {
dptr->data[s_pos] = kmalloc(quantum, GFP_KERNEL);
if (!dptr->data[s_pos])
goto out;
}
~~~
假设有 2 个进程( 我们会称它们为"A"和"B" ) 独立地试图写入同一个 schull 设备的相同偏移. 每个进程同时到达上面片段的第一行的 if 测试. 如果被测试的指针是 NULL, 每个进程都会决定分配内存, 并且每个都会复制结果指针给 dptr->datat[s_pos]. 因为 2 个进程都在赋值给同一个位置, 显然只有一个赋值可以成功.
当然, 发生的是第 2 个完成赋值的进程将"胜出". 如果进程 A 先赋值, 它的赋值将被进程 B 覆盖. 在此, scull 将完全忘记 A 分配的内存; 它只有指向 B 的内存的指针. A 所分配的指针, 因此, 将被丢掉并且不再返回给系统.
事情的这个顺序是一个竞争情况的演示. 竞争情况是对共享数据的无控制存取的结果. 当错误的存取模式发生了, 产生了不希望的东西. 对于这里讨论的竞争情况, 结果是内存泄漏. 这已经足够坏了, 但是竞争情况常常导致系统崩溃和数据损坏. 程序员可能被诱惑而忽视竞争情况为相当低可能性的事件. 但是, 在计算机世界, 百万分之一的事件会每隔几秒发生, 并且后果会是严重的.
很快我们将去掉 scull 的竞争情况, 但是首先我们需要对并发做一个更普遍的回顾.
- Linux设备驱动第三版
- 第 1 章 设备驱动简介
- 1.1. 驱动程序的角色
- 1.2. 划分内核
- 1.3. 设备和模块的分类
- 1.4. 安全问题
- 1.5. 版本编号
- 1.6. 版权条款
- 1.7. 加入内核开发社团
- 1.8. 本书的内容
- 第 2 章 建立和运行模块
- 2.1. 设置你的测试系统
- 2.2. Hello World 模块
- 2.3. 内核模块相比于应用程序
- 2.4. 编译和加载
- 2.5. 内核符号表
- 2.6. 预备知识
- 2.7. 初始化和关停
- 2.8. 模块参数
- 2.9. 在用户空间做
- 2.10. 快速参考
- 第 3 章 字符驱动
- 3.1. scull 的设计
- 3.2. 主次编号
- 3.3. 一些重要数据结构
- 3.4. 字符设备注册
- 3.5. open 和 release
- 3.6. scull 的内存使用
- 3.7. 读和写
- 3.8. 使用新设备
- 3.9. 快速参考
- 第 4 章 调试技术
- 4.1. 内核中的调试支持
- 4.2. 用打印调试
- 4.3. 用查询来调试
- 4.4. 使用观察来调试
- 4.5. 调试系统故障
- 4.6. 调试器和相关工具
- 第 5 章 并发和竞争情况
- 5.1. scull 中的缺陷
- 5.2. 并发和它的管理
- 5.3. 旗标和互斥体
- 5.4. Completions 机制
- 5.5. 自旋锁
- 5.6. 锁陷阱
- 5.7. 加锁的各种选择
- 5.8. 快速参考
- 第 6 章 高级字符驱动操作
- 6.1. ioctl 接口
- 6.2. 阻塞 I/O
- 6.3. poll 和 select
- 6.4. 异步通知
- 6.5. 移位一个设备
- 6.6. 在一个设备文件上的存取控制
- 6.7. 快速参考
- 第 7 章 时间, 延时, 和延后工作
- 7.1. 测量时间流失
- 7.2. 获知当前时间
- 7.3. 延后执行
- 7.4. 内核定时器
- 7.5. Tasklets 机制
- 7.6. 工作队列
- 7.7. 快速参考
- 第 8 章 分配内存
- 8.1. kmalloc 的真实故事
- 8.2. 后备缓存
- 8.3. get_free_page 和其友
- 8.4. 每-CPU 的变量
- 8.5. 获得大量缓冲
- 8.6. 快速参考
- 第 9 章 与硬件通讯
- 9.1. I/O 端口和 I/O 内存
- 9.2. 使用 I/O 端口
- 9.3. 一个 I/O 端口例子
- 9.4. 使用 I/O 内存
- 9.5. 快速参考
- 第 10 章 中断处理
- 10.1. 准备并口
- 10.2. 安装一个中断处理
- 10.3. 前和后半部
- 10.4. 中断共享
- 10.5. 中断驱动 I/O
- 10.6. 快速参考
- 第 11 章 内核中的数据类型
- 11.1. 标准 C 类型的使用
- 11.2. 安排一个明确大小给数据项
- 11.3. 接口特定的类型
- 11.4. 其他移植性问题
- 11.5. 链表
- 11.6. 快速参考
- 第 12 章 PCI 驱动
- 12.1. PCI 接口
- 12.2. 回顾: ISA
- 12.3. PC/104 和 PC/104+
- 12.4. 其他的 PC 总线
- 12.5. SBus
- 12.6. NuBus 总线
- 12.7. 外部总线
- 12.8. 快速参考
- 第 13 章 USB 驱动
- 13.1. USB 设备基础知识
- 13.2. USB 和 sysfs
- 13.3. USB 的 Urbs
- 13.4. 编写一个 USB 驱动
- 13.5. 无 urb 的 USB 传送
- 13.6. 快速参考
- 第 14 章 Linux 设备模型
- 14.1. Kobjects, Ksets 和 Subsystems
- 14.2. 低级 sysfs 操作
- 14.3. 热插拔事件产生
- 14.4. 总线, 设备, 和驱动
- 14.5. 类
- 14.6. 集成起来
- 14.7. 热插拔
- 14.8. 处理固件
- 14.9. 快速参考
- 第 15 章 内存映射和 DMA
- 15.1. Linux 中的内存管理
- 15.2. mmap 设备操作
- 15.3. 进行直接 I/O
- 15.4. 直接内存存取
- 15.5. 快速参考
- 第 16 章 块驱动
- 16.1. 注册
- 16.2. 块设备操作
- 16.3. 请求处理
- 16.4. 一些其他的细节
- 16.5. 快速参考
- 第 17 章 网络驱动
- 17.1. snull 是如何设计的
- 17.2. 连接到内核
- 17.3. net_device 结构的详情
- 17.4. 打开与关闭
- 17.5. 报文传送
- 17.6. 报文接收
- 17.7. 中断处理
- 17.8. 接收中断缓解
- 17.9. 连接状态的改变
- 17.10. Socket 缓存
- 17.11. MAC 地址解析
- 17.12. 定制 ioctl 命令
- 17.13. 统计信息
- 17.14. 多播
- 17.15. 几个其他细节
- 17.16. 快速参考
- 第 18 章 TTY 驱动
- 18.1. 一个小 TTY 驱动
- 18.2. tty_driver 函数指针
- 18.3. TTY 线路设置
- 18.4. ioctls 函数
- 18.5. TTY 设备的 proc 和 sysfs 处理
- 18.6. tty_driver 结构的细节
- 18.7. tty_operaions 结构的细节
- 18.8. tty_struct 结构的细节
- 18.9. 快速参考