原子操作

原子操作可以保证对一个整型数据的修改是排他性的。

Linux内核提供了一系列函数来实现内核中的原子操作，这些函数分成两类

位原子操作

整型变量原子操作

不管是哪种原子操作都依赖于底层CPU的原子操作，因此所有这些函数都与CPU架构密切相关。对于ARM处理器而言，底层试用LDREX和STREX指令，比如：

/*
* ARMv6 UP and SMP safe atomic ops.  We use load exclusive and
* store exclusive to ensure that these are atomic.  We may loop
* to ensure that the update happens.
*/

#define ATOMIC_OP(op, c_op, asm_op)                 \
static inline void atomic_##op(int i, atomic_t *v)          \
{                                   \
unsigned long tmp;                      \
int result;                         \
\
prefetchw(&v->counter);                     \
__asm__ __volatile__("@ atomic_" #op "\n"           \
"1: ldrex   %0, [%3]\n"                     \
"   " #asm_op " %0, %0, %4\n"                   \
"   strex   %1, %0, [%3]\n"                     \
"   teq %1, #0\n"                       \
"   bne 1b"                         \
: "=&r" (result), "=&r" (tmp), "+Qo" (v->counter)       \
: "r" (&v->counter), "Ir" (i)                   \
: "cc");                            \
}

#define ATOMIC_OPS(op, c_op, asm_op)                    \
ATOMIC_OP(op, c_op, asm_op)                 \
ATOMIC_OP_RETURN(op, c_op, asm_op)

ATOMIC_OPS(add, +=, add)
ATOMIC_OPS(sub, -=, sub)

ldrex指令和strex指令配对使用，可让总线监控ldrex到strex之间有无其他的实体存取该地址，如果有并发访问，执行strex指令时，第一个寄存器的值被设置为1，否则为0。ldrex和strex的排他性过程不仅适用于多核之间的并发，也适用于同一个核内部并发的情况。

原子类型的定义：

typedef struct { int counter; } atomic_t;/* 操作接口试用atomic_* */
typedef struct { long counter; } atomic_long_t;/* 操作接口请使用atomic_long_* */

原子类型初始化：

#define ATOMIC_INIT(i)      { (i) }
#define atomic_set(v, i)    ((v)->counter = (i))
static atomic_t my_counter = ATOMIC_INIT(1);

原子操作接口：

void atomic_add(int i, atomic_t *v);
void atomic_sub(int i, atomic_t *v);
void atomic_inc(atomic_t *v);
void atomic_dec(atomic_t *v);
int atomic_inc_return(atomic_t *v);
int atomic_dec_return(atomic_t *v);
int atomic_add_return(int i, atomic_t *v);
int atomic_sub_return(int i, atomic_t *v);
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);
int atomic_add_negative(int i, atomic_t *v);
int atomic_xchg(atomic_t *v, int new);
int atomic_cmpxchg(atomic_t *v, int old, int new);
int atomic_add_unless(atomic_t *v, int a, int u);