字符设备驱动基础下_并发控制(lv11-day6)

1 上下文和并发场合

执行流：有开始有结束总体顺序执行的一段代码 又称上下文.
应用编程：任务上下文
内核编程：

1. 任务上下文:五状态可阻塞
   a. 应用进程或线程运行在用户空间
   b. 应用进程或线程运行在内核空间（通过调用syscall来间
   接使用内核空间）
   c. 内核线程始终在内核空间
2. 异常上下文：不可阻塞 中断上下文

竞态：多任务并行执行时，如果在一个时刻同时操作同一个资源，会引起资源的错乱，这种错乱情形被称为竞态。

共享资源：可能会被多个任务同时使用的资源
临界区：操作共享资源的代码段

为了解决竞态，需要提供一种控制机制，来避免在同一时刻使用共享资源，这种机制被称为并发控制机制

并发控制机制分类：

1. 原子操作类
2. 忙等待类
3. 阻塞类
   通用并发控制机制的一般使用套路：

/*互斥问题：*/
并发控制机制初始化为可用
P操作
临界区
V操作
/*同步问题：*/
//并发控制机制初始化为不可用
//先行方：
。。。。。
V操作
//后行方：
P操作
。。。。。

2 原子变量

原子变量：存取不可被打断的特殊整型变量。

2.1原子变量操作函数

a.设置原子量的值

/**
  * @brief          设置原子量的值为i
  * @param[in]      atomic_t *v:原子变量指针  int i：要设置的值
  * @retval         NULL
  */
void atomic_set(atomic_t *v,int i);

b.获取原子量的值

 atomic_read(atomic_t *v); //返回原子量的值

c.原子变量加减

void atomic_add(int i,atomic_t *v);//原子变量增加i 
void atomic_sub(int i,atomic_t *v);//原子变量减少i

d.原子变量自增自减

void atomic_inc(atomic_t *v);//原子变量增加1 
void atomic_dec(atomic_t *v);//原子变量减少1

e.操作并测试：运算后结果为0则返回真，否则返回假

int atomic_inc_and_test(atomic_t *v);//加1
int atomic_dec_and_test(atomic_t*v); //减1
int atomic_sub_and_test(int i,atomic_t *v);//减i

2.2测试代码

完成字符设备只能打开一次操作。
openonce.c

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#define openonce_DEV_CNT 1
int major =11;//主设备号
int minor = 0;//次设备号
int openonce_num =openonce_DEV_CNT;//设备数量
struct openonce_dev
{
   

	struct cdev mydev;//建立一个设备对象
	atomic_t openflag;//1 can open 2 can not open
};
struct openonce_dev gmydev_arr[openonce_DEV_CNT];
//打开
int openonce_open(struct inode *pnode,struct file *pfile)
{
   
	/*为避免使用全局变量*/
	/*
	 *container_of是一个宏，可以用来求全局结构体变量的地址
	 *已知其成员的地址和成员名字，就可以求出其地址
	 *pnode->i_cdev:指向插入系统的设备对象(这里也是gmydev的成员mydev的地址)
	 *pnode->private_data:本次打开文件的私有数据，驱动中常来在几个操作函数间传递共用数据
	 */
	struct openonce_dev *pmydev=NULL;

	pfile->private_data=(void *)(container_of(pnode->i_cdev,struct openonce_dev,mydev));
    pmydev=pfile->private_data;
	if(atomic_dec_and_test(&pmydev->openflag))//减一是否为0
	{
   
		   //0可以打开
           return 0;
	}
	else
	{
   
		   atomic_inc(&pmydev->openflag);//加回去(加一操作)
		   printk("The device is opened already\n");
		   return -1;
	}
	printk("openonce_open is called\n");
	return 0;
}
//关闭
int openonce_close(struct inode *pnode,struct file *pfile)
{
   
    struct openonce_dev *pmydev =(struct openonce_dev*)pfile->private_data;//得到设备地址
	printk("openonce_close is called\n");
	atomic_set(&pmydev->openflag,1);//重新设置为1

	return 0;
}
//读
struct file_operations myops={
   
	.owner=THIS_MODULE,
	.open=openonce_open,
	.release =openonce_close,
};
//初始化
int __init openonce_init(void)
{
   
	int ret = 0;
	int i = 0;
	dev_t devno =MKDEV(major,minor);//组合成一个完整的设备号
	/*
	 * 手动申请设备号
	 *int register_chrdev_region(dev_t from, unsigned count, const char *name)
	 *参数分别为 设备号，设备数量，设备名字 
	 */
	ret=register_chrdev_region(devno,openonce_num,"openonce");
	if(ret)
	{
   
		/*
		 *自动申请设备号
		 *int alloc_chrdev_region(dev_t *dev,unsigned baseminor,unsigned count, const char *name)
		 * dev：分配设备号成功后用来存放分配到的设备号
		 * baseminior：起始的次设备号，一般为0
		 * count：申请的设备数量
		 * name：/proc/devices文件中与该设备对应的名字，方便用户层查询主次设备号
		 */
		ret = alloc_chrdev_region(&devno,minor,openonce_num,"openonce");
		if(ret)
		{
   
			printk("get devno failed\n");
			return -1;
		}
		major = MAJOR(devno);//分离主设备号(手动申请失败需要)
	}
	/*指定操作函数集*/
	for(i=0;i<openonce_DEV_CNT;i++)
    {
   	
		devno =MKDEV(major,minor+i);
		cdev_init(&gmydev_arr[i].mydev,&myops);//初始化设备对象
		/*将struct_cdev对象添加到内核对应的数据结构里*/
		gmydev_arr[i].mydev.owner=THIS_MODULE;
		cdev_add(&gmydev_arr[i].mydev,devno,1);//添加设备
	}
	atomic_set(