实验：互斥锁

linux 内核中的 mutex 互斥锁是一种同步机制，和我们之前了解的应用层中的同步概念是完全一样。相比于自旋锁，互斥锁对 CPU 的占用更少，其在占用状态会进入睡眠状态，直到锁被释放。

我们来了解一下互斥锁这套 API：初始化使用 mutex_init 函数；加锁使用 mutex_lock 函数；尝试加锁使用 mutex_trylock 函数；解锁使用 mutex_unlock 函数。

在之前的虚拟 FIFO 设备驱动中，我们没有考虑到多进程访问设备的情况，现在使用互斥锁对需要的资源进行保护。

代码清单 1 有点长，我们主要特意关注使用互斥锁同步的地方。demodrv_read 和 demodrv_write 中，我们对 FIFO 的读写操作进行同步，确保只有一个进程使用；demodrv_poll 中，我们对读写等待队列和 FIFO 状态读取进行同步；demodrv_fasync 中，我们对异步通知列表进行同步。

实验：RCU 锁

参照上一个互斥锁的实验，如果现在是读取密集型的场景。读写之间是必须要同步的，但是多个读线程也受互斥锁同步控制，效率很低。

针对读取密集场景，linux 内核使用 RCU 锁提高性能。我们看一下 RCU 的基本原理：

Read： 多个读取者可以同时访问数据，允许并发无锁的读取数据。

Copy： 需要修改数据时，先创建一个数据的副本，在副本上先做修改。

Update： 当确定没有线程读取旧数据时，将副本作为新数据进行更新。

以上也就是 RCU 的缩写。Read 和 Copy 很好理解，主要是不明白 Update 中是如何确定没有线程读取旧数据的。此处我们先不做深究，只知道使用相关的标准 API 能达到这个目的就可以了。

我们来了解 RCU 锁的相关 API：

rcu_read_lock：进入 RCU 读取临界区。

rcu_read_unlock：离开 RCU 读取临界区。

rcu_dereference：安全的读取 RCU 受保护的指针。

rcu_assign_pointer：安全的发布新的 RCU 受保护的指针。

synchronize_rcu：阻塞直到所有正在进行的 RCU 读取临界区结束。

call_rcu：synchronize_rcu 的异步版本，满足条件时执行指定的回调函数。

最后我们看 RCU 锁的示例代码。如代码清单 2 演示了使用 RCU 机制来同步 struct foo 结构体的访问，创建了读者线程和写者线程。

读者线程通过 rcu_read_lock、rcu_read_unlock 和 rcu_dereference 安全的读取共享数据。

写者线程使用 rcu_assign_pointer 发布新数据，同时使用 call_rcu 在适当时候释放旧数据。