原由
　　之所以写这篇文章当然还是在面试中涉及了对本文标题的相关问题-互斥锁和自旋锁的区别。听到这个问题的时候，我是比较忐忑的。互斥锁我还能简单说一些，但是对于自旋锁的了解几乎为零。为此，将总结Linux下的相关锁-那些“锁”事儿。知之为知之，不知为不知，是知也。不懂的地方，尽快查漏补缺！
　　简介
　　我们晓得在Linux内核中，同步机制是一大特性。比较经典的有原子操作、spin_lock（自旋锁）、mutex（互斥锁）、semaphore（信号量）等。
　　原子操作
　　原子操作，也是数据库事务的一大特性。是该操作绝不会在执行完之前被任何任务或者事件终止，要不全部执行，要不全部不执行。它是小的执行单位，原子操作需要硬件的支持，因此是架构相关的。它的API和原子类型定义都在内核源码树的include/asm/atomic.h文件中，都是用汇编语言实现。
　　原子操作主要用于实现资源计数，很多引用计数是通过原子操作实现的。
　　原子类型定义：
　　typedef struct{
　　volatile int counter;
　　}atomic_t;
　　volatile关键字修饰的字段可以通知gcc不要对该类型的数据做优化处理，对它的访问都是对内存的访问，而不是对寄存器的访问。
　　原子操作的API：
　　1）atomic_read(atomic_t *v);
　　作用：对原子类型的变量进行原子读操作，它返回原子类型的变量v的值。
　　2）atomic_set(atomic_t *v，int i);
　　作用：设置原子类型的变量v的值为i。
　　3）atomic_add(int i，atomic_t *v);
　　作用：给原子类型的变量v增加值i。
　　4）atomic_sub(int i，atomic_t *v);
　　作用：从原子类型的变量v中减去i。
　　5）atomic_sub_and_test(int i， atomic_t *v);
　　作用：从原子类型的变量v中减去i，并判断结果是否为0，如果为0，返回真，否则返回假。
　　6）atomic_inc(atomic_t *v);
　　作用：对原子类型变量v原子地增加1。
　　7）atomic_dec(atomic_t *v);
　　作用：对原子类型的变量v原子地减1。
　　8）atomic_dec_and_test(atomic_t *v);
　　作用：对原子类型的变量v原子地减1，并判断结果是否为0，如果为0，返回真，否则返回假。
　　9）int atomic_inc_and_test(atomic_t *v);
　　作用：对原子类型的变量v原子地增加1，并判断结果是否为0，如果为0，返回真，否则返回假。
　　10）atomic_add_negative(int i， atomic_t*v);
　　作用：对原子类型的变量v原子地增加i，并判断结果是否为负数，如果是，返回真，否则返回假。
　　11）atomic_add_return(int i， atomic_t *v);
　　作用：对原子类型的变量v原子地增加i，并且返回指向v的指针。
　　12）int atomic_sub_return(int i， atomic_t *v);
　　作用：从原子类型的变量v中减去i，并且返回指向v的指针。
　　13）int atomic_inc_return(atomic_t * v);
　　作用：对原子类型的变量v原子地增加1并且返回指向v的指针。
　　14）int atomic_dec_return(atomic_t * v);
　　作用：对原子类型的变量v原子地减1并且返回指向v的指针。
　　原子操作通常用于实现资源的引用计数，在TCP/IP协议栈的IP碎片处理中，使用了引用计数，碎片队列结构structipq描述了一个IP碎片，字段refcnt是引用计数器，它的类型为atomic_t，当创建IP碎片时（在函数ip_frag_create中），使用atomic_set函数把它设置为1，当引用该IP碎片时，使用函数atomic_inc把引用计数加1，当不需要引用该IP碎片时，使用函数ipq_put来释放该IP碎片，ipq_put使用函数atomic_dec_and_test把引用计数减1并判断引用计数是否为0，如果是释放Ip碎片。函数ipq_kill把IP碎片从ipq队列中删除，并把该删除的IP碎片的引用计数减1（通过使用函数atomic_dec实现）。
　　信号量
　　信号量的本质也是一个计数器，用来记录对某个资源（如共享内存）的存取状况。用来协调不同进程间的数据对象，主要的应用是共享内存方式的进程间通信。
　　一般情况，为了获取共享资源，进程需要执行如下步骤：
　　1）测试控制该资源的信号量；
　　2）如果该信号量为正，允许使用该资源，进程将型号量减一；
　　3）如果为0，则该资源目前不可用，进程sleep，知道信号量值大于0，才能被唤醒，从步骤1）开始执行；
　　4）当进程不再使用某信号量控制的资源时，信号量值加1，。如果此时有进程在sleep并等待此信号量，则可以唤醒该进程。
　　信号量的定义在头文件/usr/src/linux/include/linux/sem.h 中，信号量是一个数据集合，用户可以单独使用这一集合中的每个元素。
　　Linux2.6.26下定义的信号量结构体：
　　struct semaphore {
　　spinlock_t                lock;
　　unsigned int             count;
　　struct list_head        wait_list;
　　};
　　从以上信号量的定义中，可以看到信号量底层使用到了spinlock的锁定机制，这个spinlock主要用来确保对count成员的原子性的操作(count--)和测试(count > 0)。
　　信号量的pv操作
　　信号量的P操作
　　（1）void down(struct semaphore *sem);
　　（2）int down_interruptible(struct semaphore *sem);
　　（3）int down_trylock(struct semaphore *sem);
　　(1)中的函数根据2.6.26中的代码注释，这个函数已经out了(Use of this function is deprecated)，所以从实用角度，彻底忘了它吧。
　　(2)常用，函数原型：
/**
* down_interruptible - acquire the semaphore unless interrupted
* @sem: the semaphore to be acquired
*
* Attempts to acquire the semaphore.  If no more tasks are allowed to
* acquire the semaphore， calling this function will put the task to sleep.
* If the sleep is interrupted by a signal， this function will return -EINTR.
* If the semaphore is successfully acquired， this function returns 0.
*/
int down_interruptible(struct semaphore *sem)
{
unsigned long flags;
int result = 0;
spin_lock_irqsave(&sem->lock， flags);
if (likely(sem->count > 0))
sem->count--;
else
result = __down_interruptible(sem);
spin_unlock_irqrestore(&sem->lock， flags);
return result;
}
　　函数说明：在保证原子操作的前提下，先测试count是否大于0，如果是说明可以获得信号量，这种情况下需要先将count--，以确保别的进程能否获得该信号量，然后函数返回，其调用者开始进入临界区。如果没有获得信号量，当前进程利用struct semaphore 中wait_list加入等待队列，开始睡眠。
　　对于需要休眠的情况，在__down_interruptible()函数中，会构造一个struct semaphore_waiter类型的变量struct semaphore_waiter定义如下：
　　struct semaphore_waiter
　　{
　　struct list_head list;
　　struct task_struct *task;
　　int up;
　　};
　　将当前进程赋给task，并利用其list成员将该变量的节点加入到以sem中的wait_list为头部的一个列表中，假设有多个进程在sem上调用down_interruptible，则sem的wait_list上形成的队列如下图：

　　(注：将一个进程阻塞，一般的经过是先把进程放到等待队列中，接着改变进程的状态，比如设为TASK_INTERRUPTIBLE，然后调用调度函数schedule()，后者将会把当前进程从cpu的运行队列中摘下)