原子操作

                                                                            原子操作

１.面临的问题：

     一些汇编语言指令具有读"－修改－写"类型，即访问存储器单元时，先读原值，再写新值。在多个CPU上的多个内核控制路径同时“读－修改－写”同一个单元时，会造成受访数据的混乱。

      如：两个CPU都访问同一单元，但是存储器仲裁器只允许其中的一个访问而让另一个延迟。当第一个读操作已经完成后，延迟的CPU从那个存储单元正好读到同一个旧值。然后，两个CPU都试图向那个存储器写新值，总线存储器访问再一次被存储仲裁器串行化，最终，两个写操作都成功。显然，从全局来看，结果是不对的。因为访问后的存储器的值，很可能只是后写入的内核控制路径写入的值。

2.问题的一个解决方式：

     为避免上面"－修改－写"指令引起的竟争条件, 一个办法就是，确保这样的操作在工芯片级是原子的。任何一个这样的操作都以单个指令执行，中间不能中断，且避免其他的CPU访问同一个存储单元。

3.Linux内核中提供的的解决方式：

     在编写c代码程序时，并不能保证编译器会为a=a+1或a++这样的操作使用一个原子指令。Linux内核提供了一个专门的atomic_t类型和一些专门的函数和宏，作用于atomic_t类型的变量，并当作单独的，原子的汇编语言指令来使用。

4.linux中的原子操作函数

atomic_read(v)                                   返回*v

atomic_set(v, i)                                   把*置成i

atomic_add(i, v)                                  把i加到*v

atomic_add_return(i, v)                    把i加到*v, 返回*v的新值

atomic_add_negative(i, v)                 把i加到*v, 若结果为负，则返回1，否则返回0

atomic_sub(i, v)                                  从中*v减去i

atomic_sub_return(v)                       从中*v减去i, 返回*v的新值

atomic_sub_and_test(i, v)                 从中*v减去i, 如果结果为0,返回1,否则返回0

atomic_inc(v)                                     *v值加1

atomic_inc_and_test(v)                    *v值加1, 如果结果为0,返回1,否则返回0

atomic_inc_return(v)                       *v值加1，返回*v新值

atomic_dec(v)                                   *v值减1

atomic_dec_and_test(v)                  *v值减1，如果结果为0,返回1,否则返回0

atomic_dec_return(v)                      *v值减1，返回*v新值

linux中的原子位处理函数

test_bit(nr, addr)                              返回*addr的第nr位的值

set_bit(nr, addr)                               设置*addr的第nr位

clear_bit(nr, addr)                            清除*addr的第nr位

change_bit(nr, addr)                        转换*addr的第nr位

test_and_set_bit(nr, addr)               设置*addr的第nr位, 并返回它的原值

test_and_clear_bit(nr, addr)           清除*addr的第nr位, 并返回它的原值

test_and_change_bit(nr, addr)       转换*addr的第nr位, 并返回它的原值

atomic_clear_mask(mask, addr)     清除mask指定的*addr的所有位

atomic_set_mask(mask, addr)         设置mask指定的*addr的所有位