重看 mb volatile atomic

　　在单处理器情况下，每条指令的执行都是原子性的，但在多处理器情况下，只有那些单独的读操作或写操作才是原子性的。

　　so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。

　　为了弥补这一缺点，x86提供了附加的lock前缀，使带lock前缀的读修改写指令也能原子性执行。带lock前缀的指令在操作时会锁住总线，使自身的执行即使在多处理器间也是原子性执行的。xchg指令不带lock前缀也是原子性执行，也就是说xchg执行时默认会锁内存总线。原子性操作是线程间同步的基础，linux专门定义了一种只进行原子操作的类型atomic_t，并提供相关的原子读写调用API

/**
 * atomic_inc - increment atomic variable
 * @v: pointer of type atomic_t
 *
 * Atomically increments @v by 1.
 */
static inline void atomic_inc(atomic_t *v)
{
    asm volatile(LOCK_PREFIX "incl %0"
             : "+m" (v->counter));
}

/**
 * atomic_dec - decrement atomic variable
 * @v: pointer of type atomic_t
 *
 * Atomically decrements @v by 1.
 */
static inline void atomic_dec(atomic_t *v)
{
    asm volatile(LOCK_PREFIX "decl %0"
             : "+m" (v->counter));
}

带lock前缀的指令执行时才与cache有一点关系

缓存一致性，就是在多处理器系统中，每个cpu都有自己的L1 cache。很可能两个不同cpu的L1 cache中缓存的是同一片内存的内容，如果一个cpu更改了自己被缓存的内容，它要保证另一个cpu读这块数据时也要读到这个最新的。怎么保证？？所以才有这个东西-----

barrier的定义：

 

#define barrier() __asm__ __volatile__("": : :"memory")   内存的变量值都改变了，之前存在寄存器里的变量副本无效---__volatitle__

__volatitle__是防止编译器移动该指令的位置或者把它优化掉。"memory"，是提示编译器该指令对内存修改，防止使用某个寄存器中已经load 的内存的值

但是多核环境中内存的可见性和CPU执行顺序不能通过volatile来保障，而是依赖于CPU内存屏障

 

#ifdef CONFIG_SMP
#define smp_mb() mb()
#else
#define smp_mb() barrier()
#endif

 

 

 

#ifdef CONFIG_X86_32
/*
* Some non-Intel clones support out of order store. wmb() ceases to be a
* nop for these.
*/
#define mb() alternative("lock; addl $0,0(%%esp)", "mfence", X86_FEATURE_XMM2)
#define rmb() alternative("lock; addl $0,0(%%esp)", "lfence", X86_FEATURE_XMM2)
#define wmb() alternative("lock; addl $0,0(%%esp)", "sfence", X86_FEATURE_XMM)
#else
#define mb() asm volatile("mfence":::"memory")
#define rmb()    asm volatile("lfence":::"memory")
#define wmb()    asm volatile("sfence" ::: "memory")
#endif

64位x86，肯定有mfence、lfence和sfence三条指令，而32位的x86系统则不一定，所以需要进一步查看cpu是否支持这三条新的指令，不行则用加锁的方式来增加内存屏障。

SFENCE,LFENCE,MFENCE指令提供了高效的方式来保证读写内存的排序,这种操作发生在产生弱排序数据的程序和读取这个数据的程序之间。 
   SFENCE——串行化发生在SFENCE指令之前的写操作但是不影响读操作。 
   LFENCE——串行化发生在SFENCE指令之前的读操作但是不影响写操作。 
   MFENCE——串行化发生在MFENCE指令之前的读写操作。
sfence:在sfence指令前的写操作当必须在sfence指令后的写操作前完成。
lfence：在lfence指令前的读操作当必须在lfence指令后的读操作前完成。
mfence：在mfence指令前的读写操作当必须在mfence指令后的读写操作前完成。 

PS:对于那些不提供内存屏障语义的原子操作来说，为了保证其本身不被重排序，还需要显式的在其前面或后面使用内存屏障。Linux内核提供了两个函数，分别是smp_mb__before_atomic()用于原子操作函数的前面，和smp_mb__after_atomic()用于原子操作函数的后面

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