57、内核同步：原子操作与RMW操作详解

内核同步：原子操作与RMW操作详解

在编写内核代码时，同步机制是确保数据一致性和避免竞态条件的关键。本文将深入探讨内核中的原子操作和RMW（Read Modify Write）操作，帮助你更好地理解和应用这些技术。

原子操作：atomic_t与refcount_t接口

在早期的简单字符设备驱动程序中，我们定义并操作了两个静态全局整数 ga 和 gb 。然而，对这些共享可写数据的操作是一个潜在的竞态条件，需要保护以防止并发访问。最初，我们使用互斥锁（mutex lock）来保护临界区，后来发现使用自旋锁（spinlock）在性能上更优。但实际上，内核提供了更专门的原子操作接口： atomic_t 和 refcount_t 。

新旧接口对比

从4.11内核开始，引入了 refcount_t API，用于内核空间对象的引用计数。它在安全性上有显著提升，能更好地防止整数溢出（IoF）和使用已释放内存（UAF）等问题，还提供了内存顺序保证，而这些是旧的 atomic_t API所缺乏的。不过，截至目前， atomic_t 接口在核心内核和驱动程序中仍然广泛使用，正逐步向 refcount_t 模型转换。

atomic_t 操作有符号整数，而 refcount_t 主要用于无符号整数，且其值必须在严格指定的范围内：1到 UINT_MAX -