《Linux设备驱动开发详解》-- 原子操作

原子操作指的是在执行过程中不会被别的代码路径所中断的操作。Linux 内核提供了一系列函数来实现内核中的原子操作,这些函数又分为两类,分别针对位和整型变量进行原子操作。它们的共同点是在任何情况下操作都是原子的,内核代码可以安全地调用它们而不被打断。位和整型变量原子操作都依赖底层CPU 的原子操作来实现,因此所有这些函数都与 CPU 架构密切相关。
7.3.1  整型原子操作
1设置原子变量的值
void atomic_set(atomic_t *v, int i); //设置原子变量的值为 i 
atomic_t v = ATOMIC_INIT(0); //定义原子变量 v 并初始化为 0 
2 获取原子变量的值
atomic_read(atomic_t *v);    //返回原子变量的值
3 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 

4 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 

5 操作并测试
int atomic_inc_and_test(atomic_t *v); 
int atomic_dec_and_test(atomic_t *v); 
int atomic_sub_and_test(int i, atomic_t *v); 

上述操作对原子变量执行自增、自减和减操作后(注意没有加)测试其是否为 0,为 0 则返回 true,否则返回 false。
6 操作并返回
int atomic_add_return(int i, atomic_t *v); 
int atomic_sub_return(int i, atomic_t *v); 
int atomic_inc_return(atomic_t *v); 
int atomic_dec_return(atomic_t *v); 

上述操作对原子变量进行加/减和自增/自减操作,并返回新的值。

7.3.2  位原子操作
1设置位
void set_bit(nr, void *addr); 
上述操作设置 addr 地址的第 nr 位,所谓设置位即将位写为 1。
2 清除位
void clear_bit(nr, void *addr); 
上述操作清除 addr 地址的第 nr 位,所谓清除位即将位写为 0。
3 改变位
void change_bit(nr, void *addr); 
上述操作对 addr 地址的第 nr 位进行反置。
4 测试位
test_bit(nr, void *addr); 
上述操作返回 addr 地址的第 nr 位。
5 测试并操作位
int test_and_set_bit(nr, void *addr); 
int test_and_clear_bit(nr, void *addr); 
int test_and_change_bit(nr, void *addr); 

上述 test_and_xxx_bit (nr , void *addr) 操作等同于执行 test_bit  (nr , void *addr)后再执行 xxx_bit(nr, void *addr) 。
代码清单 7.1 给出了原子变量的使用实例,它用于使设备最多只能被一个进程打开。

/* 代码清单 7.1  使用原子变量使设备只能被一个进程打开 */
static atomic_t xxx_available = ATOMIC_INIT(1); /*定义原子变量*/

static int xxx_open(struct inode *inode,struct file *filp)
{
    ...
    if (!atomic_dec_and_test(&xxx_available))
    {
        atomic_inc(&xxx_available);
        return    - EBUSY; /*已经打开*/
    }
    ...
    return 0; /*  成功  */
}

static int xxx_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
    atomic_inc(&xxx_available); /*  释放设备  */
    return 0;
}

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