linux字符驱动之同步互斥按键驱动

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上一节里，我们将在上一节的基础上修改驱动，将其修改为有异步通知功能的按键驱动，目标是，按下按键时，驱动主动去通知应用程序。是不是感觉驱动已经比较完善了，好像已经是完美无缺了？是不是这样呢？好像不是呢，有没有这么一种情况，多个进程想同时使用驱动的设备节点？在多线的环境下，分分钟可能会发生这种情况。

上一节文章：linux字符驱动之异步通知按键驱动
  x! c* R( `* a7 |  Q& q$ ~, P1 [
. y/ a  S6 j2 [3 X- t7 [0 Y8 H+ Y2 T在这一节里，我们在上一节的基础上，实现同一时刻只能有一个进程使用同一个设备，例如：只能有一个进程，在同一时刻里使用/dev/buttons这个设备。
5 E  w8 t/ c' W+ c3 e
问：如何实现同一时刻只能有一个进程使用某个设备？
; }' G; Q/ j! r- k" u; K2 O$ N/ g
: z- |4 T4 E9 d# q( r答：使用linux互斥机制
, ]8 m$ A  ^' ]' e% h
问：linux互斥机制有哪些？
1 h: b3 ~0 I8 d$ a( b
答：有很多种，如：原子变量、互斥锁、信号量、自旋锁、读写锁等等

8 \1 j- C8 J7 x2 L) K  l0 X! f问：在这一节里，我们使用什么互斥机制？

0 u8 U1 O$ v* z2 P. P答：原子变量/信号量，举二个例子来示范linux的互斥机制
1 P& `- q, [# W- L2 J- W
6 Y, \( a, S  S$ [3 I, G  ?问：如何使用原子变量的互斥机制？

( E8 }( M+ x$ j% W/ w- [8 k# v答：先定义一个原子变量，然后再初始化它。具体如下：


/* 定义原子变量canopen并初始化为1 */
3 f' O/ l" ~8 z! tstatic>
问：与原子变量相关的函数有哪些？
& D& v/ m+ G5 ^- u& i; n答：原子操作指的是在执行过程中不会被别的代码路径所中断的操作，常用原子操作函数举例：

  X5 I3 c- Q1 k  `. X2 l7 a0 h
atomic_t>
( N3 [/ [5 f0 ~7 i" v6 a) D) Z% L8 f问：原子变量相关的函数在此驱动里，在哪来会被调用？
答：既然是防止多个进程打开同一个设备，那自然是在open函数就调用，在close函数也会被调用，示例如下：
3 r. o  d# r% a, t1 I
5 w) y% W6 M( D7 N. r' ?
3 q2 D0 M0 ~0 p" Mstatic>

9 q$ O) M) h' Q: r4 V* B5 Q* f$ H1 G
原子变量互斥方式应用测试程序源码：
2 C" C; c, ~2 \
1 h+ @, j1 j! {9 s8 `
#include <stdio.h>
( }2 q" P- [, J! j9 ^5 y0 j3 s#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
/ ?2 Y- B( ~+ D/ P% a6 b/ ~#include <unistd.h>
) |7 E, C) j9 h6 P#include <poll.h>
5 x, }4 f6 l+ m9 A
9 v) B6 [  |. x" M/*>
' E* F0 Y% \) {5 w7 ?" L2 C6 N. r$ H
$ b/ O. G/ p# x原子变量互斥方式测试步骤：
* g, `  W6 m1 ^$ L
[WJ2440]#>
) w2 h% c+ T& o$ T$ i: y5 U% f( ^! f
* Y+ Z6 u( U# C. v+ N- g, A
信号量互斥方式应用测试程序源码：
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
+ l$ L% }) f9 S3 s. g#include <sys/stat.h>
) z8 R* K1 Q9 X1 Y% ~- x! @#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>        //sleep
#include <poll.h>
7 x9 c6 A! ^# A* L) O#include <signal.h>
* X! E8 K% C. u5 S2 J, j#include <fcntl.h>

int>

信号量互斥方式测试步骤：
2 N+ C# z# C# r( W8 H3 n* L
/ y$ k  ]0 u! |1 {/ ~5 J[WJ2440]# ls
Qt             fifth_drv.ko   lib            sddisk         third_test
TQLedtest      fifth_test     linuxrc        second_drv.ko  tmp
( V; l& A" w+ s$ o- J8 ?app_test       first_drv.ko   mnt            second_test    udisk
6 D; @/ s+ J7 _) W$ p( Y; C  g; dbin            first_test     opt            sixth_drv.ko   usr
dev            fourth_drv.ko  proc           sixth_test     var
driver_test    fourth_test    root           sys            web
% y6 J4 R1 k* f! L( f  J3 Fetc            home           sbin           third_drv.ko
[WJ2440]# insmod sixth_drv.ko
[WJ2440]# lsmod              
sixth_drv 3472 0 - Live 0xbf000000
[WJ2440]# ls /dev/buttons -l
- r  _# V( n( C2 Y3 m. Ccrw-rw----    1 root     root      252,   0 Jan  2 04:47 /dev/buttons
( Y. y$ v4 v: l[WJ2440]# ./sixth_test &
[WJ2440]# ./sixth_test &
[WJ2440]# ps
1 e: I" N) ?# K( u  PID USER       VSZ STAT COMMAND
) @; _  t2 h2 I    1 root      2088 S    init
    2 root         0 SW<  [kthreadd]
3 l0 O. x2 f# r# V    3 root         0 SW<  [ksoftirqd/0]
    4 root         0 SW<  [events/0]
    5 root         0 SW<  [khelper]
0 m0 S, L/ M9 x, C* O3 h   11 root         0 SW<  [async/mgr]
  237 root         0 SW<  [kblockd/0]
  d7 @" R" P) d+ Q0 a+ j4 {+ F: M& E9 s  247 root         0 SW<  [khubd]
  254 root         0 SW<  [kmmcd]
) E+ L! ~8 U  G7 [0 j  278 root         0 SW   [pdflush]
  279 root         0 SW   [pdflush]
  280 root         0 SW<  [kswapd0]
  325 root         0 SW<  [aio/0]
  329 root         0 SW<  [nfsiod]
! U/ ~5 C9 g  _8 ~: I0 R- v+ N  333 root         0 SW<  [crypto/0]
  443 root         0 SW<  [mtdblockd]
" |# m( f4 f$ \, L: }  557 root         0 SW<  [usbhid_resumer]
  573 root         0 SW<  [rpciod/0]
  587 root      1508 S    EmbedSky_wdg
  589 root      2092 S    -/bin/sh
8 k4 c, \7 v! b) Z+ v  590 root      2088 S    /usr/sbin/telnetd -l /bin/login
  602 root      1428 S    ./sixth_test
; i) f2 R) p) s0 W: ]. R  603 root      1428 D    ./sixth_test
  604 root      2092 R    ps
2 L) R2 ^- l5 P" Y0 w
由上面的测试结果可知：当多次执行./sixth_test &时，可发现进程602的状态为S即睡眠状态，而进程603的状态为D即僵死状态，只有当我们杀死602进程时，603的状态才能变为S正常状态，这也就达到了互斥的目的。
3 f) G# q% m/ H! F! p' Y+ C3 L; a: e

% h0 P+ q3 e& V4 L
3 O1 m, W6 F: b$ Z4 l( j1 ^
0 b0 b  s4 h8 H8 P, o& f5 K6 U
# l- G9 ^' @/ V" r7 }# r2 [* Y

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