linux下原子操作源码,芯灵思SinlinxA33开发板Linux内核原子操作(附实测代码)

芯灵思SinlinxA33开发板Linux内核原子操作(附实测代码)

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原子操作是指不会被线程调度机制打断的操作；这种操作一旦开始，就一直运行到结束，中间不会有任何线程切换。

原子操作是不可分割的，在执行完毕之前不会被任何其它任务或事件中断。在单处理器系统(UniProcessor)中，能够在单条指令中完成的操作都可以认为是" 原子操作"，因为中断只能发生于指令之间。这也是某些CPU指令系统中引入了test_and_set、test_and_clear等指令用于临界资源互斥的原因。但是，在对称多处理器(Symmetric Multi-Processor)结构中就不同了，由于系统中有多个处理器在独立地运行，即使能在单条指令中完成的操作也有可能受到干扰。我们以decl (递减指令)为例，这是一个典型的"读－改－写"过程，涉及两次内存访问。设想在不同CPU运行的两个进程都在递减某个计数值，可能发生的情况是：⒈ CPU A(CPU A上所运行的进程，以下同)从内存单元把当前计数值⑵装载进它的寄存器中；

⒉ CPU B从内存单元把当前计数值⑵装载进它的寄存器中。

⒊ CPU A在它的寄存器中将计数值递减为1；

⒋ CPU B在它的寄存器中将计数值递减为1；

⒌ CPU A把修改后的计数值⑴写回内存单元。

⒍ CPU B把修改后的计数值⑴写回内存单元。

我们看到，内存里的计数值应该是0，然而它却是1。如果该计数值是一个共享资源的引用计数，每个进程都在递减后把该值与0进行比较，从而确定是否需要释放该共享资源。这时，两个进程都去掉了对该共享资源的引用，但没有一个进程能够释放它--两个进程都推断出：计数值是1，共享资源仍然在被使用。

Linux原子操作大部分使用汇编语言实现，因为c语言并不能实现这样的操作。

原子操作需要硬件的支持，因此是架构相关的，其API和原子类型的定义都定义在内核源码树的include/asm/atomic.h文件中

原子操作相关API

atomic.h        这个文件中包含了和具体芯片架构相关的原子操作头文件arch\arm\include\asm\atomic.h。

ATOMIC_INIT(v);

初始化一个个原子变量，一般比较少用。

atomic_read(atomic_t * v);

读取原子变量中的值

atomic_set(atomic_t * v, int i);

设置原子变量值为i

void atomic_add(int i, atomic_t *v)

把原子变量值加上i

void atomic_sub(int i, atomic_t *v)

把原子变量值减去i

atomic_sub_and_test(i, v)

把原子变量v的值减去i，判断相减后的原子变量值是否为0，如果为0返回真

atomic_inc(v);

把原子变量v加上1

atomic_dec(v)

把原子变量v减去1

atomic_dec_and_test(v)

把原子变量v的值减去1，判断相减后的原子变量值是否为0，如果为0返回真

atomic_inc_and_test(v)

把原子变量v的值加1，判断相加后的原子变量值是否为0，如果为0返回真

atomic_add_negative(i,v)

把原子变量v的值加i，判断相加后的原子变量值是否为负数，如果为负数返回真

int atomic_add_return(int i, atomic_t *v)

把原子变量v的值加i，返回相加后原子变量的结果

int atomic_sub_return(int i, atomic_t *v)

把原子变量v的值减i，返回相减后原子变量的结果

atomic_inc_return(v)

把原子变量v的值加1后，返回结果

atomic_dec_return(v)

把原子变量v的值减1后返回结果

实验现象：当多个APP调用同一个驱动时，不会发生混乱，依次执行#  ./ledtest & ./ledtest&  ./ledtest &

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2019-2-19 16:23 上传

未实现原子操作会都执行

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2019-2-19 16:23 上传

驱动代码：

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

static int major;

static struct class *led_class;

volatile unsigned long *gpio_con = NULL;

volatile unsigned long *gpio_dat = NULL;

//定义原子变量  ,初始化值为1

atomic_t  atomic_v = ATOMIC_INIT(1);

static int led_open (struct inode *node, struct file *filp)

{

// atomic_dec_and_test(v),判断减1结果是否0，为0返回真。

if( !atomic_dec_and_test(&atomic_v) ){

printk("done done done \n");

return -1;

}

/* PB7 - 0x01C20824 */

if (gpio_con) {

printk("ioremap  0x%x\n", gpio_con);

}

else {

return -EINVAL;

}

printk(" open open open  \n");

return 0;

}

static ssize_t led_write (struct file *filp, const char __user *buf, size_t size, loff_t *off)

{

unsigned char val;

copy_from_user(&val, buf, 1);

if (val)

{

*gpio_dat |= (1<<7);

}

else

{

*gpio_dat &= ~(1<<7);

}

printk(" write write write  \n");

return 1;

}

static int led_release (struct inode *node, struct file *filp)

{

//释放信号量

atomic_set(&atomic_v,1);

printk("iounmap(0x%x)\n", gpio_con);

iounmap(gpio_con);

printk(" release release release  \n");

return 0;

}

static struct file_operations myled_oprs = {

.owner = THIS_MODULE,

.open  = led_open,

.write = led_write,

.release = led_release,

};

static int myled_init(void)

{

major = register_chrdev(0, "myled", &myled_oprs);

led_class = class_create(THIS_MODULE, "myled");

device_create(led_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "ledzzzzzzzz");

gpio_con = (volatile unsigned long *)ioremap(0x01C20824, 1);   //0x01C20824

gpio_dat = gpio_con + 4;     //0x01C20834

*gpio_con &= ~(7<<28);

*gpio_con |=  (1<<28);

*gpio_dat &= ~(1<<7);

return 0;

}

module_init(myled_init);

module_exit(led_release);

MODULE_LICENSE("GPL");复制代码

APP代码:

#include

#include

#include

/* ledtest on

*  *   * ledtest off

*   *     */

int main(int argc, char **argv)

{

int fd;

unsigned char val = 1;

fd = open("/dev/ledzzzzzzzz", O_RDWR);

if (fd < 0)

{

printf("can't open!\n");

}

if (argc != 2)

{

printf("Usage :\n");

printf("%s \n", argv[0]);

return 0;

}

if (strcmp(argv[1], "on") == 0)

{

val  = 1;

}

else

{

val = 0;

}

write(fd, &val, 1);

return 0;

}复制代码