《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;
}