七、（正点原子）Linux并发与竞争

        Linux是多任务操作系统，肯定会存在多个任务共同操作同一段内存或者设备的情况，多个任务甚至中断都能访问的资源叫做共享资源。在驱动开发中要注意对共享资源的保护，也就是要处理对共享资源的并发访问。

一、并发与竞争

        1、简介

        并发就是多个“用户”同时访问同一个共享资源，带来的问题就是竞争问题。Linux 系统是个多任务操作系统，会存在多个任务同时访问同一片内存区域，这些任务可能会相互覆盖这段内存中的数据，造成内存数据混乱。针对这个问题必须要做处理，严重的话可能会导致系统崩溃。现在的 Linux 系统并发产生的原因很复杂，总结一下有下面几个主要原因：

• 多线程并发访问
• 抢占式并发访问
• 中断程序并发访问
• SMP（多核）间并发访问

        举一个简单的例子：比如说C语言中 a = 3 这样一句代码，它编译时候其实不是一句代码，而是编译成汇编的3句代码：

1 ldr r0, =0X30000000     /* 变量 a 地址 */
2 ldr r1, = 3             /* 要写入的值 */
3 str r1, [r0]            /* 将 3 写入到 a 变量中 */

        比如正在执行上面的第二条语句时候，这个时候被其他任务打断，CPU被其他任务占用而且这个任务也是给一个变量赋值 b = 5 那么当这个任务运行到第二步时又被前面 a = 3 的任务打断，那么此时 r1 寄存器的值保存的就不是 3 而是 5 导致出现错误。

        2、保护的内容是什么

        并发是同时访问一个共享资源，那么共享资源是什么呢？说简单一点，共享资源其实就是数据，比如一个全局变量等等，所以找到要保护的数据才是重点，一般像全局变量，设备结构体这些肯定是必须保护的对象，其他的数据就要根据实际的驱动而定。

二、原子操作

        1、简介

        原子在化学中是最小的组成，不可再往下分，所以，原子操作就是指不可以再进一步分割的操作，一般原子操作用于变量或位操作。Linux内核提供了两组API函数，一组是对整型（int）变量进行操作，一组是对位进性操作。

• 整型原子操作API

        Linux内核定义了叫 atomic_t 的结构体来完成整型数据的原子操作，使用原子变量来代替整型变量。定义在 include/linux/types.h中：

        2、原子操作API函数 

        要使用原子操作API函数（定义在include/asm/atomic.h），首先要定义一个atomic_t的原子变量。

函数	描述
ATOMIC_INIT(int i)	定义原子变量并初始化
int atomic_read(atomic_t *v)	读取v的值，并返回
void atomic_set(atomic_t *v, int i)	给v写入i值
void atomic_add(int i,atomic_t *v)	给v加上i值
void atomic_sub(int i,atomic_t *v)	给v减去i值
void atomic_inc(atomic_t *v)	v自增1
void atomic_dec(atomic_t *v)	v自减1
int atomic_inc_return(atomic_t *v)	v自增1，并返回v的值
int atomic_dec_return(atomic_t *v)	v自减1，并返回v的值
int atomic_inc_and_test(atomic_t *v)	v自增1，如果v==0返回真，否者返回假
int atomic_dec_and_test(atomic_t *v)	v自减1，如果v==0返回真，否者返回假
int atomic_sub_and_test(int i，atomic_t *v)	v减i值，如果v==0返回真，否者返回假
int atomic_add_negative(int i，atomic_t *v)	v加i值，如果v为负返回真，否者返回假

                如果使用的时64位的SOC的话，要使用到64位的原子变量：