Semaphore vs. Mutex 簡單區別

一、前言

    最近看了MySQL和PostgreSQL原始碼對於mutex處理，Semaphore和mutex的關係，有些地方模糊了。想想也是，從大學那會兒學linux核心後，後面很少看那塊了，更多的是研究資料庫的一些東西。因此，剛好可以補習下，找回記憶。

二、概況

    其實從本質上來講，兩都並沒有太大區別，從linux原始碼實現來講，至少兩者都是結構體。但是所不同的是，mutex多了owner指標，就因為這個owner指標，導致了mutex和semaphore在功用上的不同。其中以下紅色圈出部分，就是"owner"指標。

semaphore在linux中的原始碼定義：

mutex在linux中的原始碼定義：

三、Semaphore

   semaphore實際上有好幾種型別,最常見的為：counting semaphore和binary semaphore。

   Binary semaphore其實已經和mutex非常接近了。Binary semaphore與Counting semaphore的區別就在於Semaphore結構體成員"count"的取值範圍。

   Binary semaphore只有"1"和"0"兩種。即"unlocked"和"locked"。

   Binary semaphore的初始化：

   Counting semaphore其count值可以是任意的。對於semaphore的操作，也就是通常所說的PV操作。P(s),減少此值，V（s)，增加此值。而且每次都只增加“1”或者減少“1”。

四、Mutex

Mutex的count有三種可能值。“1”代表unlocked,"0"代表lokced,負值代表可能的等待者。

Mutex有如下約定：

1. 有且只有一個程式來持有。

2. 有且只有owner本身可以unlock mutex（owner指標的作用）。

3. 不允許遞迴鎖。但是semaphore是允許的，MySQL在這塊上，之前還有一個BUG：Bug #24745 InnoDB semaphore wait timeout/crash – deadlock waiting for itself

4. 只能能過API來初始化，不允許透過memset和copying來初始化。

5. 當持有mutex時，程式一般不退出；存放mutex的記憶體不能被釋放。

6. 通常不用於軟硬體的中斷。

五、總結

    從上面的定義，可以看出，semaphore一般只是表示資源有多少，資訊量有多少，用來類似於解決producer-consumer的問題和同步訊號傳送等。不能解決序列化問題。
    而Mutex則是來解決互斥問題，保證某個資源或者程式碼片段的序列訪問；因為只有owner才能釋放鎖。另外，有同學可能會問，Binary semaphore也只有兩種可能值，也可以實現互斥訪問。但是要知道，Binary semaphore還是沒有owner指標。但有一點相似處，就是在ISR（Interrupt Service Routine）系統中，semaphore或者mutex會被中斷程式中斷。