Linux信号量操作次数的探究

需求源于项目中一部分设计的代码。struct semaphore类型的信号量，使用up()进行释放，down_interruptible()和down()获得指定信号量（前者中，若该信号量已争用则进入可中断睡眠，后者进入不可中断睡眠）。

　　理想中的流程应该是线程调用down()阻塞一个信号量，等待另一个线程调用up()释放，从而实现同步。但如果另一个线程使用up()释放多次，会有怎样的结果呢？LKD上没有进行详细的解释，我使用一个简单的测试程序，其中的核心代码如下：

/* A线程，释放信号量 */
while(!kthread_should_stop())

{

up(&my_sem);

set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);

SLEEP_MILLI_SEC(2000); //睡眠宏，以ms为单位
}


/* B线程，获得信号量 */
while(!kthread_should_stop())

{

down_interruptible(&my_sem);
struct timeval t;

do_gettimeofday(&t);

printk("Time is:%ld %ld\n", t.tv_sec, t.tv_usec);

}

　　这时的行为是：每隔2s打印一次时间。

　　当把A线程改为一次释放两次时，输出发生了改变：

 [ 7357.645663] Time is: 1342870729 491558
[ 7357.645667] Time is: 1342870729 491574
[ 7359.646921] Time is: 1342870731 492824
[ 7359.646925] Time is: 1342870731 492830
[ 7361.644350] Time is: 1342870733 490254
[ 7361.644353] Time is: 1342870733 490259
[ 7363.644699] Time is: 1342870735 490602
[ 7363.644703] Time is: 1342870735 490609

　　可以看出，A线程每2秒释放两次，结果使得B线程每2秒打印两次，两次打印相当于无间隔。

　　继续修改，每2秒A线程up()操作3次然后睡眠，B线程一次循环down_interruptible()操作2次后进行输出，下面是最初一部分的内核输出。

[ 7983.526972] Time is: 1342871355 372854
[ 7985.524609] Time is: 1342871357 370512
[ 7985.524654] Time is: 1342871357 370559
[ 7987.524217] Time is: 1342871359 370119
[ 7989.524138] Time is: 1342871361 370041
[ 7989.524142] Time is: 1342871361 370047
[ 7991.524454] Time is: 1342871363 370357
[ 7993.525012] Time is: 1342871365 370914
[ 7993.525017] Time is: 1342871365 370923
[ 7995.524760] Time is: 1342871367 370663

 　　分析如下：A第一次释放了3个资源，B攒够2个进行第一次输出，多余的1个虽已申请，但还差1个；2秒后A又释放了3个，B一下子攒够了4个，进行两次连续的输出。此后如此循环。

　　可以看出，这种信号量不是非0即1的二值信号量，如果释放过多而又不能及时消耗，很有可能造成数据溢出和宕机。