Linux设备驱动中的并发控制

Linux设备驱动中的并发控制

并发是多个执行单元同时 并行被执行。而并发的执行单元对共享资源（硬件资源和软件上的全局变量，静态变量）的访问很容易导致竞态。

主要的竞态有以下三种情况：对称多处理器（SMP）的多个CPU；单个CPU内进程与抢占它的进程；中断（硬中断，软中断，Tasklet 底半部）与进程之间。

注：上述情况，除了SMP是真正的并行之外，其他的都是“宏观并行，微观串行”，但其引发的问题和SMP相似。

解决竞态问题的途径是保证对共享资源的互斥访问，即：当一个进程访问的时候，其他的进程单元禁止访问。

访问共享资源的代码区称为临界区。访问临界区即需要加互斥机制。

实现互斥访问的途径有如下几种：

1 . 中断屏蔽
2 . 原子操作
3 . 自旋锁
4 . 信号量 

1 . 中断屏蔽

CPU 一般都具备屏蔽中断和打开中断的功能，这使得正在执行的内核执行路径不被中断处理程序抢占，防止了竞态的放生

使用方法：

local_irq_disable（）//屏蔽中断

。。。

critical section //临界区

。。。

local_irq_enable（）//开启中断

 

2 . 原子操作

原子操作是指在执行的过程中不会被别的代码路径所中断的操作。

有两类函数可以实现原子操作：针对位 和针对整形变量的操作

整型原子操作：

1 设置原子变量的值

void atomic_set(atomic_t  *v,int  t);//设置值为i

atomic_t v= ATOMIC_INIT(0);//初始化

 

2 获取原子变量的值

atomic_read（atomic_t *v）；

 

3 原子变量加/减

void atomic_add（atomic_t *v）;

void atomic_sub（atomic_t *v）;

 

4 原子变量自增/自减

void atomic_inc（atomic_t *v）;

void atomic_dec（atomic_t *v）;

 

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）；

 

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）；

 

 位原子操作

1 设置位

void set_bit（nr,void *addr）

 

2 清除位

void clear_bit（nr,void *addr）

 

3 改变位

void change_bit（nr,void *addr）

 

4 测试位

void test_bit（nr,void *addr）

 

5 测试并操作

int test_and_set_bit(nr,void *addr);

int test_and_clear_bit(nr,void *addr);

int test_and_change_bit(nr,void *addr);

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