Linux设备驱动中的并发

并发就是多个执行单元或多个进程并行执行，而这多个执行单元对资源进行共享，比如访问同一个变量或同一个硬件资源，这个时候就很容易出现竞态(说简单点就是竞争同一个”女朋友”)。

为了处理并发带来的问题，Linux有几种处理方法:

1. 中断屏蔽

2. 原子 *** 作

3. 自旋锁

4. 信号量

5. 互斥体

6. 完成量

以上几种处理并发的方式各有利弊，需要根据实际情况来选择使用哪一种。

它的原理就是让CPU不响应中断，一般使用这种方法的要求代码段要比较少，不能占用大量的时间。一般在驱动中不推荐使用这种方式。

原子量保证对一个整形数据的 *** 作是排他性的。就是该 *** 作绝不会在执行完毕前被任何其他任务或事件打断。

自旋锁是一种典型的对临界资源进行互斥访问的手段。当一个自旋锁已经被其他线程持有，而另一个线程试图去获取自旋锁，这时候就会一直在那里等待(原地自旋等待)。如果递归调用自旋锁，就会导致系统死锁。

与自旋锁不同的是，当获取不到信号量时，进程不会原地打转而是进入休眠等待状态。新的Linux内核倾向于直接使用mutex作为互斥手段，信号量用作互斥不再被推荐使用。

当进程占用资源时间较长时，用互斥体会比较好。

使用方法：

完成量的机制是实现一个线程发送一个信号通知另一个线程完成某个任务。一个线程调用wait_for_completion后就进入休眠，另一个线程执行完某个任务后就发送通知给进入休眠的线程，然后它就执行wait_for_completion后面的代码。

最近，有一批任务需要把两批的fastq合并到一起并压缩成一个fastq文件才能继续往下做，由于存储空间有限又不能直接全部跑上，只能按样本逐个分批跑。众所周知，一般fastq是成对存在的，所需要对read1和read2分别合并一次，然而这次任务的fastq文件比较大，合并然后压缩一次需要1天左右，那对于一组fastq就要2-3天，这也太耗时间了，所以我在想能不能read1和read2 同时跑上，这就可以节省一半的时间了。

平时也能遇到很多类似的任务，特别是在进程数有限的情况下，如果这些小任务单独占用一个进程，而任务很多就很耗时间，如果能在一个进程下实现多个线程并行执行，就能大大提高运行效率。关于进程和线程的知识可以参考知乎的这篇文章【 Shell“ 多线程”，提高工作效率 】，整理的也比较有条理，能比较容易读懂。

当然，某些博主也写过类似的文章，例如这篇【 shell后台限制多并发控制后台任务强度进行文件拷贝 】但是实在是太高深莫测了，看不懂，一时半会儿也学不会。本文将示例Shell实现多线程的简单版本，其实不用太复杂。

其实只需要两个步骤， 第一步是给需要并行运行的命令行在结尾加上"&"，代表放到后台运行，第二步是在在所有并行任务的后面加上一句“wait”，意思是等所有通过“&”放到后台运行的任务跑完后再继续执行后面的任务 ，这些就能实现所有带有“&”的行并行执行了。

看完脚本是不是觉得很简单？

上面的脚本适合并行任务少的，可以手动加&和wait，但是如果有几十个甚至上百个的小任务就比较麻烦了。但不用担心，可以写个循环，批量运行。

循环的结果也是跟上面类似的，只是多了个循环结构。

如果需要执行的任务只有一行，可以把大括号去掉。

关于for和while的循环可以查看之前的文章【 Shell常用循环示例（for和while批量处理）2022-05-25 】

需要注意的是多线程并行还是需要有限制的，毕竟都是在一个进程里运行，如果线程太多了会卡顿的，建议控制在100个以内，当然还有毕竟高级和复杂的方法可以实现限制。因为上面的脚本已经够我用了，没继续往下学，以后可以再补充。

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