互斥技术-原子变量

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• 原子变量API
• 代码分析

 

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原子变量

普通变量count++:

看起来是一句话:实际是三个步骤:第一:首先要把这个变量在内存当中取到CPU:第二:把这个变量进行++;第三:把这个变量的值送回内存:所以这是分了三个步骤:每一个步骤都有可能被打断,所以对这个值的操作不原子.

原子:即一气呵成:

一旦成功,则所有过程都成功,一旦失败,所有过程都失败.所以原子变量并不是不可被打断的.

原子变量count++:

也是分成三个步骤:前两个步骤与普通变量一样:第三个步骤:在进行往内存写的时候,会检测是否在我取出之后这个变量被重新写入过,如果被写入过,则重新把这个变量读取出来进行++,然后在写入.(这个功能实现的方式是在下面这个atomic.h中的一段内嵌汇编实现的)

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原子变量API

是基于架构实现的，所有API都是在对应架构下的atomic.h文件中，如arch/arm/include/asm/atomic.h，这里就不贴出来了。

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代码分析

结构体

typedef struct {
	int counter;
} atomic_t;

初始化一个原子变量

atomic_t v = ATOMIC_INIT(0);

#define atomic_inc_return(v)	atomic_add_return(1, (v))
static inline int atomic_add_return(int i, atomic_t *v)
{
	unsigned long tmp;
	int result;
	smp_mb();
 
	__asm__ __volatile__("@ atomic_add_return\n"
		"1:	ldrex	%0, [%3]\n"              /*【1】独占方式加载v->counter到result*/
		"	add	%0, %0, %4\n"                /*【2】result加一*/
		"	strex	%1, %0, [%3]\n"          /*【3】独占方式将result值写回v->counter*/
		"	teq	%1, #0\n"                    /*【4】判断strex更新内存是否成*/
		"	bne	1b"                          /*【5】不成功跳转到1:*/
		: "=&r" (result), "=&r" (tmp), "+Qo" (v->counter)   /*输出部*/
		: "r" (&v->counter), "Ir" (i)                       /*输入部*/
		: "cc");                                           /*损坏部*/
 
	smp_mb();
	return result;
}

1）LDREXB和STREXB：对内存中的一个字节（Byte，8 bit）进行独占访问；

2）LDREXH和STREXH：中的一个半字（Half Word，16 bit）进行独占访问；

3）LDREXD和STREXD：中的一个双字（Double Word，64 bit）进行独占访问。

插曲:中断除了正在运行的指令不可以打断,其他任何过程都可以打断:在不可抢占的内核的一段代码:在之前屏蔽中断,操作之后再打开中断,这样中间的一段代码是不可能被其他任何情况打断了.