down()和up()，用于进入和退出信号量临界区。

子函数：

down()->__down_failed()->__down()

up()->__up_wakeup()->__up()

难懂的是__down()函数：

void __down(struct semaphore * sem)
{
	struct task_struct *tsk = current;
	DECLARE_WAITQUEUE(wait, tsk);
	tsk->state = TASK_UNINTERRUPTIBLE;
	add_wait_queue_exclusive(&sem->wait, &wait);

	spin_lock_irq(&semaphore_lock);
	sem->sleepers++;
	for (;;) {
		int sleepers = sem->sleepers;

		/*
		 * Add "everybody else" into it. They aren't
		 * playing, because we own the spinlock.
		 */
		if (!atomic_add_negative(sleepers - 1, &sem->count)) {
			sem->sleepers = 0;
			break;
		}
		sem->sleepers = 1;	/* us - see -1 above */
		spin_unlock_irq(&semaphore_lock);

		schedule();
		tsk->state = TASK_UNINTERRUPTIBLE;
		spin_lock_irq(&semaphore_lock);
	}
	spin_unlock_irq(&semaphore_lock);
	remove_wait_queue(&sem->wait, &wait);
	tsk->state = TASK_RUNNING;
	wake_up(&sem->wait);
}

代码寥寥十多行，但是分析过程，像是在参悟经文，最终想出下图，辅助理解：

sem->wait：

等待队列，队列中全是等待进入临界区的进程，既包括TASK_RUNNING状态的，也包括暂时不能挤进临界区，从而进入TASK_UNINTERRUPTIBLE睡眠状态的。

sem->count（down()和up()，分别对它执行+1和-1操作）：

≥0时：表示剩余的空闲"门票"数；

<0时：剩以-1后，表示等待进入临界区，且状态为TASK_RUNNING的进程数。

sem->sleepers（仅在__down()函数中使用）：

sleepers含义很飘渺，先说它的目的：让暂时没能挤进临界区而睡眠的进程（不会占用临界区中的共享资源），暂时归还"门票"。

所以从"sleepers"字面含义，或者从整体逻辑的使用意图来看，它像是表示暂时没能挤进临界区而睡眠的进程总数。但是从函数的实际实现来看，它并不是在睡眠前+1，睡眠后-1，而是睡眠前固定设置为1，从而相当于一个布尔值，表示最后一个尝试进入临界区的等待进程的执行结果，0表示挤进成功，1表示挤进失败，成了sleepers中的一员。不过，它又不完全被当作布尔值使用，有时也可能变成2，比如图中标号②对应的执行路径：进程A挤进临界区失败，执行schedule()进入睡眠，正好调度正在spin_lock_irq()处自旋的进程B执行。这是因为，代码在这里复用了sleepers变量，也可以单独定义一个变量，表示sem->count的调整值，根据sleepers值计算，替换if语句中的(sleepers-1)。

明确了sleepers的含义，也就能明白，每次有等待进程进入睡眠，"门票"都是在下一个等待进程执行时，即时归还给sem->count了，而不是累加后统一归还。

if()中，为什么对sleepers减1？

两点反直觉：

1. 仅看if语句，难道有一个睡眠进程，不用暂时归还"门票"？

2. 再往前看sem->sleepers++，既然先加，又减回来，为什么不直接别加减？

先看一下，图中标注的所有能执行到if语句的场景：

① 之前没有等待进程，或者上个等待进程，成功进入临界区，当前进程进入自旋锁保护区；

② 上个等待进程，进入睡眠，当前进程进入自旋锁保护区；

③ 睡眠的等待进程被唤醒，回到for(;;)入口（睡眠过程中，可能有其它等待进程运行过，所以sleepers值不一定还是自己睡眠前设置的1）。

可以看出，sleepers-1，是对场景③的考虑，当前进程是从睡眠中醒过来的，那从逻辑上讲，sleepers当然要减1，只不过sleepers可能又被别的等待进程修改过，所以此时sleepers-1的值，可能是-1（睡眠进程取回"门票"）或0。而场景①和场景②，当前进程一定是首次进入自旋锁保护区，那也一定没有执行过"sem->sleepers=1 -> 睡眠"这条路径，作为睡眠进程归还过"门票"，所以通过+1，抵消为场景③执行的-1操作，从而不能影响sleepers值。

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