Atomic Bit Operation in Linux Kernel

Linux Kernel支持atomic bit operation。一个有意思的问题是:为什么有必要保证位操作的原子性?原因在于它会确保每次操作一定生效。例如对某个位进行两次操作,分别是设置0和1,那么这两次操作都会被执行,而不会被优化成一次性设置1。这在概念上有点类似epoll的edge trigger 和 level trigger。此外在Java SE中,由于伪唤醒的存在,我们都会在一个循环里check condition和wait。但是在被唤醒和下次check的时间间隔内,condition可能再次发生变化,从而导致错过相应的事件。为了实现edge trigger,我们只能是自己实现一个versioned wait,貌似Java concurrent应该引入这样一种同步原语。

`atomic_t` 是 Linux 内核中用于保证操作原子性的一种数据类型。它主要用于实现无锁、原子性的整数操作,确保在多处理器环境下的线程安全。`atomic_t` 类型的操作通常是通过内联汇编或内核提供的原子操作接口实现的,这些操作保证了在执行过程中不会被中断。 以下是一些 `atomic_t` 的基本使用示例: 1. 初始化 `atomic_t` 变量: ```c atomic_t atomic_var; atomic_set(&atomic_var, 0); // 设置atomic_var的值为0 ``` 2. 原子性地增加 `atomic_t` 变量的值: ```c atomic_inc(&atomic_var); // 原子性地将atomic_var的值加1 ``` 3. 原子性地减少 `atomic_t` 变量的值: ```c atomic_dec(&atomic_var); // 原子性地将atomic_var的值减1 ``` 4. 原子性地添加一个给定的值到 `atomic_t` 变量: ```c atomic_add(5, &atomic_var); // 原子性地将atomic_var的值加5 ``` 5. 原子性地读取 `atomic_t` 变量的值: ```c int val = atomic_read(&atomic_var); ``` 6. 检查 `atomic_t` 变量的值,并在满足条件时减少它: ```c if (atomic_dec_and_test(&atomic_var)) { // 如果atomic_var的值在减1后为0,则执行此代码块 } ``` 7. 如果需要进行其他比较操作,可以使用如 `atomic_sub_and_test` 或 `atomic_add_negative` 等函数。 使用 `atomic_t` 的注意事项: - 只能使用内核提供的原子操作函数对 `atomic_t` 变量进行操作。 - 不要直接对 `atomic_t` 类型的变量进行普通的整数操作,否则可能会破坏原子性。 - 大多数的原子操作都返回一个值,这个值通常用于测试操作结果。
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