DragonOS/docs/kernel/locking/locks.md

# 锁的类型及其规则

## 简介

  DragonOS内核实现了一些锁，大致可以分为两类：

- 休眠锁
- 自旋锁

## 锁的类型

### 休眠锁

  休眠锁只能在可抢占的上下文之中被获取。

  在DragonOS之中，实现了以下的休眠锁：

- semaphore
- mutex_t

### 自旋锁

- spinlock_t

  进程在获取自旋锁后，将改变pcb中的锁变量持有计数，从而隐式地禁止了抢占。为了获得更多灵活的操作，spinlock还提供了以下的方法：

| 后缀                       | 说明                         |
| ------------------------ | -------------------------- |
| _irq()                   | 在加锁时关闭中断/在放锁时开启中断          |
| _irqsave()/_irqrestore() | 在加锁时保存中断状态，并关中断/在放锁时恢复中断状态 |


## 详细介绍
### semaphore信号量

  semaphore信号量是基于计数实现的。

  当可用资源不足时，尝试对semaphore执行down操作的进程将会被休眠，直到资源可用。

### mutex互斥量

  mutex是一种轻量级的同步原语，只有0和1两种状态。

  当mutex被占用时，尝试对mutex进行加锁操作的进程将会被休眠，直到资源可用。

#### 特性

- 同一时间只有1个任务可以持有mutex
- 不允许递归地加锁、解锁
- 只允许通过mutex的api来操作mutex
- 在硬中断、软中断中不能使用mutex

#### 数据结构

  mutex定义在`common/mutex.h`中。其数据类型如下所示：

```c
typedef struct
{

    atomic_t count; // 锁计数。1->已解锁。 0->已上锁,且有可能存在等待者
    spinlock_t wait_lock;   // mutex操作锁，用于对mutex的list的操作进行加锁
    struct List wait_list;  // Mutex的等待队列
} mutex_t;
```

#### API

##### mutex_init

**`void mutex_init(mutex_t *lock)`**

  初始化一个mutex对象。

##### mutex_lock

**`void mutex_lock(mutex_t *lock)`**

  对一个mutex对象加锁。若mutex当前被其他进程持有，则当前进程进入休眠状态。

##### mutex_unlock

**`void mutex_unlock(mutex_t *lock)`**

  对一个mutex对象解锁。若mutex的等待队列中有其他的进程，则唤醒下一个进程。

##### mutex_trylock

**`void mutex_trylock(mutex_t *lock)`**

  尝试对一个mutex对象加锁。若mutex当前被其他进程持有，则返回0.否则，加锁成功，返回1.

##### mutex_is_locked

**`void mutex_is_locked(mutex_t *lock)`**

  判断mutex是否已被加锁。若给定的mutex已处于上锁状态，则返回1，否则返回0。