2、读写锁基础：读写自旋锁（rwlock_t）、读写信号量（struct rw_semaphore）的API与使用场景

读写锁是内核中针对“读多写少”场景设计的同步原语。与普通自旋锁或互斥锁不同，读写锁允许多个读者同时进入临界区，但写者必须独占访问。这种机制能显著提升并发读性能，但若使用不当，极易引发死锁或优先级反转。

2.1 读写自旋锁（rwlock_t）

rwlock_t 是基于自旋的读写锁，适用于中断上下文或不可睡眠的临界区。读者与写者均通过自旋等待锁释放，不会导致进程睡眠。

2.1.1 核心API

2.1.2 典型使用场景

• 全局配置表保护： 多个CPU核心并发读取配置项，写者极少（如模块参数更新）。
• 设备状态标志： 中断处理程序读取设备状态，进程上下文偶尔修改状态。
• 统计计数器： 读者频繁累加统计值，写者重置计数器。

2.1.3 代码示例

#include <linux/rwlock.h>

rwlock_t my_rwlock;
int shared_counter;

void reader_function(void)
{
    read_lock(&my_rwlock);
    pr_info("Counter value: %d\n", shared_counter);
    read_unlock(&my_rwlock);
}

void writer_function(void)
{
    write_lock(&my_rwlock);
    shared_counter++;
    write_unlock(&my_rwlock);
}

2.2 读写信号量（struct rw_semaphore）

struct rw_semaphore 是允许睡眠的读写锁，适用于进程上下文。读者获取锁时若不可用则进入睡眠等待，写者同样会睡眠。它不支持中断上下文。

2.2.1 核心API

2.2.2 典型使用场景

• 文件系统元数据： 多个进程并发读取目录项，写者执行创建/删除操作。
• 内存管理页表： 读者遍历页表，写者修改映射关系。
• 网络协议栈路由表： 读者查找路由，写者更新路由规则。

2.2.3 代码示例

#include <linux/rwsem.h>

struct rw_semaphore my_rwsem;
struct list_head my_list;

void reader_process(void)
{
    down_read(&my_rwsem);
    list_for_each_entry(item, &my_list, list) {
        pr_info("Item: %s\n", item->name);
    }
    up_read(&my_rwsem);
}

void writer_process(void)
{
    down_write(&my_rwsem);
    list_add_tail(&new_item->list, &my_list);
    up_write(&my_rwsem);
}

2.3 读写锁选择决策树

2.4 读写锁与普通锁的对比

2.5 使用场景总结