Существуют ли какие-либо преимущества в использовании двоичного семафора вместо мьютекса для взаимного исключения в критическом разделе очереди?

Question

Для класса ОС в настоящее время мне нужно создать потокобезопасную очередь в ядре linux, с которой один взаимодействует с использованием системных вызовов.

Теперь для критических разделов мое чувство кишки состоит в том, что я хотел бы использовать функции и mutex_unlock в заголовке mutex.h. Однако мне сказали, что вместо этого я мог бы использовать двоичный семафор с down_interruptible и up в заголовке semaphore.h, и было бы лучше.

Я прочитал Difference between binary semaphore and mutex: Из этого я понимаю, что основным преимуществом мьютекса является то, насколько сильно оно обеспечивает право собственности, и что преимущество семафора заключается в том, что, поскольку оно не обеспечивает права собственности, вы можете использовать его как механизм синхронизации между двумя (несколькими?) различными потоками.

Вопрос в том, какие преимущества имеют бинарный семафор, если вы используете его точно так же, как и мьютекс. Более точно, если я писал:

down() 
/* critical */ 
up() 

таким же образом, что я хотел бы сделать

mutex_lock() 
/* critical */ 
mutex_unlock() 

Есть ли преимущество в производительности, потому что это менее безопасно, чем мьютекс? Я что-то упускаю?

---

Вот небольшой фрагмент кода, который я хочу сделать поточно-если вы хотите больше контекста (это мой первый C проектируемый когда-либо):

#define MESSAGE_MAX_SIZE 512 

typedef struct list_head list_node; 

/* Create message struct */ 
typedef struct { 
    size_t size; 
    list_node node; 
    char data[MESSAGE_MAX_SIZE]; 
} Message; 

/* Create the linked list queue with dummy head */ 
struct { 
    size_t size; 
    list_node head; 
} my_q = { 0, LIST_HEAD_INIT(my_q.head) }; 

/* 
    Adds a new item to the tail of the queue. 

    @data: pointer to data to add to list 
    @len: size of the data 
*/ 
asmlinkage long sys_enqueue(const void __user *data, long len) { 
    long res = 0; 
    Message *msg = 0; 

    if (len < 0) return EINVAL; 
    if (len > MESSAGE_MAX_SIZE) return E2BIG; 

    msg = kmalloc(sizeof(Message), GFP_KERNEL); 
    if (msg == 0) return ENOMEM; 

    res = copy_from_user(msg->data, data, len); 
    if (res != 0) return EFAULT; 

    /* Start Critical Section */ 

    my_q.size++; 
    list_add_tail(&msg->node, &my_q.head); 

    /* End Critical Section */ 

    return 0; 
} 

Answer 1

В отсутствие эмпирических данных, Я цитирую из книги Linux Kernel развития

он (т.е. мьютекс) ведет себя аналогично к семафору с отсчетом одного, но он имеет простой интерфейс, более эффективную производительность и дополнительные ограничения .

Кроме того, существует множество ограничений, которые применяются к мьютексам, но не к семафорам. Такие вещи, как процесс, не могут выйти, удерживая мьютекс. Более того, если включена опция ядра CONFIG_DEBUG_MUTEXES, все ограничения, применяемые к мьютексам, обеспечиваются путем отладки чеков.

Итак, если нет веской причины не использовать мьютексы, это должен быть первый выбор.

Answer 2

По умолчанию блокирующий примитив является спин-блокировкой. Мьютексы имеют смысл только в том случае, если вам нужно спать, удерживая замок, которого вы определенно не видите в вышеупомянутом образце кода.

#define MESSAGE_MAX_SIZE 512 

typedef struct list_head list_node; 

Почему?

/* Create message struct */ 
typedef struct { 
    size_t size; 
    list_node node; 
    char data[MESSAGE_MAX_SIZE]; 
} Message; 

Странный порядок указателя узла должен быть как первым, так и последним.

/* Create the linked list queue with dummy head */ 
struct { 
    size_t size; 
    list_node head; 
} my_q = { 0, LIST_HEAD_INIT(my_q.head) }; 

/* 
    Adds a new item to the tail of the queue. 

    @data: pointer to data to add to list 
    @len: size of the data 
*/ 
asmlinkage long sys_enqueue(const void __user *data, long len) { 

Кудрявый кронштейн должен находиться на следующей линии. Почему длина подписанного типа?

long res = 0; 
    Message *msg = 0; 

Почему вы инициализируете их и почему вы устанавливаете указатель на 0, а не в NULL?

if (len < 0) return EINVAL; 

Оператор возврата должен быть на следующей строке. Также обратите внимание, что это условие не было бы релевантным, если бы тип начинался без знака.

if (len > MESSAGE_MAX_SIZE) return E2BIG; 

    msg = kmalloc(sizeof(Message), GFP_KERNEL); 

Почему не SizeOf (* тзд)

if (msg == 0) return ENOMEM; 

    res = copy_from_user(msg->data, data, len); 
    if (res != 0) return EFAULT; 

Это просачивается Сообщ.

/* Start Critical Section */ 

    my_q.size++; 
    list_add_tail(&msg->node, &my_q.head); 

    /* End Critical Section */ 

    return 0; 
}