Linux 设备驱动 ====> 并发控制 --- 原子操作

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原子操作

原子的操作指的就是在执行过程中不会被别的代码所中断的操作。

在Linux中原子操作的方法有很多，有整型原子和位原子，他们在任何情况下操作都是原子的，这些原子操作的实现都是依赖CPU来实现的，因此这些函数都与CPU架构密切相关。

整型原子

我们arm架构的原子实现在kernel/arch/arm/include/asm/atomic.h

1. 设置源自变量的值

1. static inline void atomic_set(atomic_t *v, int i);            //设置原子的值   
2. atomic_t = ATOMIC_INIT(0);                                    //定义原子变量并且初始化为0  

2. 获取原子变量的值

1. #define atomic_read(v)  ((v)->counter)                         //返回原子变量的值  

3. 原子变量加减，自增自减

1. #define atomic_add(i, v)    (void) atomic_add_return(i, v)   
2. #define atomic_inc(v)       (void) atomic_add_return(1, v)   
3. #define atomic_sub(i, v)    (void) atomic_sub_return(i, v)   
4. #define atomic_dec(v)       (void) atomic_sub_return(1, v)  

4. 操作并测试

1. int atomic_inc_and_test(atomic_t *v);  
2. int atomic_dec_and_test(atomic_t *v);  
3. int atomic_sub_and_test(int i, atomic_t *v);  

上述操作对原子变量执行自增、自减和减操作后测试其是否为0,为-则返回true，否则返回false。

5. 操作并返回

1. int atomic_add_return(int i,atomic_t *v);  
2. int atomic_sub_return(int i,atomic_t *v);  

 

1. int atomic_inc_return(atomic_t *v);  

 

1. int atomic_dec_return(atomic_t *v);  

返回新值。

位原子操作与整型雷同

举个例子---使用原子变量实现设备只能被一个进程打开。

我们写一个小小的应用程序，打开之前我们的字符设备，然后sleep 10秒钟，然后再close，

1. #include <stdio.h>   
2. #include <fcntl.h>   
3. #include <unistd.h>   
4.   
5. int main()  
6. {  
7.     int fd;  
8.     fd = open("/dev/globalmem",O_RDWR);  
9.     if(fd == -1) {  
10.         printf("open error!!\n");  
11.         return -1;  
12.     }  
13.     sleep(10);  
14.     printf("close fd!\n");  
15.     close(fd);  
16.     return 0;  
17. }  

我们在这sleep的10秒内去cat /dev/globalmem

1. root@www.bkjia.com:/dev# cat globalmem   
2. Hello globalmem driver  

还是可以cat出来的，如果有好多个进程都要读写我们的globalmem的话就会产生竞态，会导致读出来的数据有问题，所以这里我们让我们的驱动在同一时间只能由一个进程来访问。

修改驱动代码如下

1. static atomic_t globalmem_available = ATOMIC_INIT(1);   //define atomic valiable   
2.   
3. int globalmem_open(struct inode *inode, struct file *filp)  
4. {  
5.     if(!atomic_dec_and_test(&globalmem_available)) {  
6.         printk(KERN_ERR "already open!\n");  
7.         atomic_inc(&globalmem_available);  
8.         return -EBUSY;  //already open   
9.     }  
10.     printk(KERN_INFO "globalmem open!\n");  
11.     filp->private_data = globalmem_devp;   
12.     return 0;  
13. }  
14.   
15. int globalmem_release(struct inode *inode ,struct file *filp)  
16. {  
17.     printk(KERN_INFO "globalmem release!\n");  
18.     atomic_inc(&globalmem_available);  
19.     return 0;  
20. }  

很简单，使用我们的atomic_dec_and_test来进行原子的测试并返回，然后检测返回值来查看该设备是否已经被打开，最后在close的时候再自加1.

我们重新编译驱动，然后加载，并跟之前一样来测试，发现在打开之后还没关闭的时候，我们去cat会发生错误，提示设备忙。

1. root@www.bkjia.com:/dev# cat globalmem   
2. cat: globalmem: Device or resource busy  
3. root@www.bkjia.com:/dev#   

原子的操作介绍到这里，结束。