int linux 原子操作_linux 原子操作
原子操作
原子操作，顧名思義，就是說像原子一樣不可再細分不可被中途打斷。一個操作是原子操作，意思就是說這個操作是以原子的方式被執行，要一口氣執行完，執行過程不能夠被OS的其他行為打斷，是一個整體的過程，在其執行過程中，OS的其它行為是插不進來的。
在linux中提供了兩種形式的原子操作：
一種是對整數進行的操作
一種是對單獨的位進行操作
在linux中有一個專門的atomic_t類型(一個24位原子訪問計數器)和一些對atomic類型變量進行相應操作的的函數
其atomic_t原型如下：
typedef struct { volatile int counter; } atomic_t;
它是一個只含有一個volatile類型的成員變量的結構體；因此編譯器不對相應的值進行訪問優化(因為是volatile類型的)。
原子整數操作的使用：
常見的用途是計數器，因為計數器是一個很簡單的操作，所以無需復雜的鎖機制；
能使用原子操作的地方，盡量不使用復雜的鎖機制；
對atomic_t類型的變量的使用方法以及對其所能進行的操作：
下面是相應的函數及其原型：
小提示：
******
在其函數的實現體中，有一個LOCK_PREFIX宏定義，如果選了CONFIG_SMP，就會定義這么一個宏，與SMP相關的一些設置，否則LOCK_PREFIX的定義就為空；
******
//原子的讀取atomic_t變量的值，v是這個變量的地址
#define atomic_read(v)?? ??? ?((v)->counter)
//原子的設置atomic_t變量的值，v是這個變量的地址，i要設置的新值；
#define atomic_set(v,i)?? ??? ?(((v)->counter) = (i))
//原子的增加atomic_t變量的值，i是要增加的數值，v是這個變量的地址
static __inline__ void atomic_add(int i, atomic_t *v)
{
__asm__ __volatile__(
LOCK_PREFIX "addl %1,%0"
:"=m" (v->counter)
:"ir" (i), "m" (v->counter));
}
//原子的減少atomic_t變量的值，i是要減少的數值，v是這個變量的地址；
static __inline__ void atomic_sub(int i, atomic_t *v)
{
__asm__ __volatile__(
LOCK_PREFIX "subl %1,%0"
:"=m" (v->counter)
:"ir" (i), "m" (v->counter));
}
//原子的對atomic_t變量的值進行減少i的操作，并且檢測其結果是否為0；若為0，返回true，否則，返回false；
//i是要減少的數值，v是這個變量的地址；
static __inline__ int atomic_sub_and_test(int i, atomic_t *v)
{
unsigned char c;
__asm__ __volatile__(
LOCK_PREFIX "subl %2,%0; sete %1"
:"=m" (v->counter), "=qm" (c)
:"ir" (i), "m" (v->counter) : "memory");
return c;
}
//原子的對atomic_t變量的值進行加1的操作，v是這個變量的地址；
static __inline__ void atomic_inc(atomic_t *v)
{
__asm__ __volatile__(
LOCK_PREFIX "incl %0"
:"=m" (v->counter)
:"m" (v->counter));
}
//原子的對atomic_t變量的值進行減1的操作，v是這個變量的地址；
static __inline__ void atomic_dec(atomic_t *v)
{
__asm__ __volatile__(
LOCK_PREFIX "decl %0"
:"=m" (v->counter)
:"m" (v->counter));
}
//原子的對atomic_t變量的值進行減少1的操作，并且檢測其結果是否為0；若為0，返回true，否則，返回false；
//v是這個變量的地址；
static __inline__ int atomic_dec_and_test(atomic_t *v)
{
unsigned char c;
__asm__ __volatile__(
LOCK_PREFIX "decl %0; sete %1"
:"=m" (v->counter), "=qm" (c)
:"m" (v->counter) : "memory");
return c != 0;
}
//原子的對atomic_t變量的值進行加1的操作，并且檢測其結果是否為0；若為0，返回true，否則，返回false；
//v是這個變量的地址；
static __inline__ int atomic_inc_and_test(atomic_t *v)
{
unsigned char c;
__asm__ __volatile__(
LOCK_PREFIX "incl %0; sete %1"
:"=m" (v->counter), "=qm" (c)
:"m" (v->counter) : "memory");
return c != 0;
}
//原子的對atomic_t變量的值進行加i的操作，并且檢測其結果是否為負；若為負，返回true，否則，返回false；
//i是要增加的數值，v是這個變量的地址；
static __inline__ int atomic_add_negative(int i, atomic_t *v)
{
unsigned char c;
__asm__ __volatile__(
LOCK_PREFIX "addl %2,%0; sets %1"
:"=m" (v->counter), "=qm" (c)
:"ir" (i), "m" (v->counter) : "memory");
return c;
}
//原子的對atomic_t變量的值進行加i的操作，并且將所得結果返回；
//i是要增加的數值，v是這個變量的地址；
static __inline__ int atomic_add_return(int i, atomic_t *v)
{
int __i;
#ifdef CONFIG_M386
unsigned long flags;
if(unlikely(boot_cpu_data.x86==3))
goto no_xadd;
#endif
/* Modern 486+ processor */
__i = i;
__asm__ __volatile__(
LOCK_PREFIX "xaddl %0, %1;"
:"=r"(i)
:"m"(v->counter), "0"(i));
return i + __i;
#ifdef CONFIG_M386
no_xadd: /* Legacy 386 processor */
local_irq_save(flags);
__i = atomic_read(v);
atomic_set(v, i + __i);
local_irq_restore(flags);
return i + __i;
#endif
}
//原子的對atomic_t變量的值進行減i的操作，并且將所得結果返回；
//i是要減少的數值，v是這個變量的地址；
static __inline__ int atomic_sub_return(int i, atomic_t *v)
{
return atomic_add_return(-i,v);
}
//原子的比較old與v是否相等，若相等，則把new的值寫入到v中，并且返回old的值；
#define atomic_cmpxchg(v, old, new) ((int)cmpxchg(&((v)->counter), old, new))
//原子的比較
#define atomic_xchg(v, new) (xchg(&((v)->counter), new))
/**
* atomic_add_unless - add unless the number is a given value
* @v: pointer of type atomic_t
* @a: the amount to add to v...
* @u: ...unless v is equal to u.
*
* Atomically adds @a to @v, so long as it was not @u.
* Returns non-zero if @v was not @u, and zero otherwise.
*/
//原子的對atomic_t變量的值進行加a的操作，直到v等于u，如果v與u不等，返回非零值；否則返回0；
//a是要增加的數值，v是這個變量的地址，u是要比較的值；
#define atomic_add_unless(v, a, u)?? ??? ??? ??? ?\
({?? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ?\
int c, old;?? ??? ??? ??? ??? ??? ?\
c = atomic_read(v);?? ??? ??? ??? ??? ?\
for (;;) {?? ??? ??? ??? ??? ??? ?\
if (unlikely(c == (u)))?? ??? ??? ??? ?\
break;?? ??? ??? ??? ??? ?\
old = atomic_cmpxchg((v), c, c + (a));?? ??? ?\
if (likely(old == c))?? ??? ??? ??? ?\
break;?? ??? ??? ??? ??? ?\
c = old;?? ??? ??? ??? ??? ?\
}?? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ?\
c != (u);?? ??? ??? ??? ??? ??? ?\
})
#define atomic_inc_not_zero(v) atomic_add_unless((v), 1, 0)
#define atomic_inc_return(v)? (atomic_add_return(1,v))
#define atomic_dec_return(v)? (atomic_sub_return(1,v))
//掩碼
/* These are x86-specific, used by some header files */
#define atomic_clear_mask(mask, addr) \
__asm__ __volatile__(LOCK_PREFIX "andl %0,%1" \
: : "r" (~(mask)),"m" (*addr) : "memory")
#define atomic_set_mask(mask, addr) \
__asm__ __volatile__(LOCK_PREFIX "orl %0,%1" \
: : "r" (mask),"m" (*(addr)) : "memory")
下面舉例說明原子操作的用法：
定義一個atomic_c類型的數據很簡單，還可以定義時給它設定初值：
(1) atomic_t u;???????????????????? /*定義 u*/
(2) atomic_t v = ATOMIC_INIT(0)???? /*定義 v 并把它初始化為0*/
對其操作：
(1) atomic_set(&v,4)??????????????? /* v = 4 ( 原子地)*/
(2) atomic_add(2,&v)??????????????? /* v = v + 2 = 6 (原子地) */
(3) atomic_inc(&v)?????????????????? /* v = v + 1 =7(原子地)*/
如果需要將atomic_t轉換成int型，可以使用atomic_read()來完成：
printk(“%d\n”,atomic_read(&v));??? /* 會打印7*/
原子整數操作最常見的用途就是實現計數器。使用復雜的鎖機制來保護一個單純的計數器是很笨拙的，所以，開發者最好使用atomic_inc()和atomic_dec()這兩個相對來說輕便一點的操作。
還可以用原子整數操作原子地執行一個操作并檢查結果。一個常見的例子是原子的減操作和檢查。
int atomic_dec_and_test(atomic_t *v)
這個函數讓給定的原子變量減1，如果結果為0，就返回1；否則返回0
原子位操作
操作函數的參數是一個指針和一個位號
第0位是給定地址的最低有效位
原子位操作中沒有特殊的數據類型
例如：set_bit(0, &word);
如：標志寄存器EFLSGS的系統標志，用于控制I/O訪問，可屏蔽硬件中斷。共32位，不同的位代表不同的信息，對其中信息改變都是通過位操作實現的
原子操作中的位操作部分函數如下：
void set_bit(int nr, void *addr)??????? 原子設置addr所指的第nr位
void clear_bit(int nr, void *addr)????? 原子的清空所指對象的第nr位
void change_bit(nr, void *addr)???????? 原子的翻轉addr所指的第nr位
int test_bit(nr, void *addr)??????????? 原子的返回addr位所指對象nr位
int test_and_set_bit(nr, void *addr)??? 原子設置addr所指對象的第nr位，并返回原先的值
int test_and_clear_bit(nr, void *addr)? 原子清空addr所指對象的第nr位，并返回原先的值
int test_and_change_bit(nr, void *addr)? 原子翻轉addr所指對象的第nr位，并返回原先的值
#include #include#include#include#include#include#include#include#include#include#include#include#include#include
#define MAGIC 'B'
#define GET_BTN_VAL _IOR(MAGIC,1,unsigned long)typedefstruct{
unsignedintgpio;
unsignedintbtn;
unsignedintirq;char*name;
}irq_typedef;static irq_typedef irq_source[]={
{EXYNOS4_GPX3(2),1,0,"btn1"},
{EXYNOS4_GPX3(3),2,0,"btn2"},
{EXYNOS4_GPX3(4),3,0,"btn3"},
{EXYNOS4_GPX3(5),4,0,"btn4"}
};//等待隊列靜態申請
static intcondition;//static wait_queue_head_t btn_wait_que;//static init_waitqueue_head(&btn_wait_que);
DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(btn_wait_que);//定時器
structtimer_list btn_timer;static unsigned longbtn_num;
irq_typedef*curdev;static inttimer_flag;//中斷函數
static irq_handler_t gpio_btn_handler(int irq, void *dev)
{
curdev= (irq_typedef*)dev;if(!timer_flag)
{
add_timer(&btn_timer);
timer_flag=1;
}elsemod_timer(&btn_timer, jiffies+msecs_to_jiffies(200));return 0;
}//定時器處理函數
static void btn_tim_function(unsigned longdata)
{
printk("%s\n",curdev->name);
printk("curbtn :%d\n",curdev->btn);
condition=1;
wake_up(&btn_wait_que);//全局變量在ioctrl中調用
btn_num = curdev->btn;
}
atomic_t btn_atomic= ATOMIC_INIT(1);static int btn_open(struct inode *node, struct file *fil)
{inti,ret;if(!atomic_dec_and_test(&btn_atomic))
{
atomic_inc(&btn_atomic);return -1;
}for(i=0;i<4;i++)
{//設置相應IO口為中斷
irq_source[i].irq =gpio_to_irq(irq_source[i].gpio);//請求中斷
ret = request_irq(irq_source[i].irq,(irq_handler_t)gpio_btn_handler, IRQF_TRIGGER_FALLING,irq_source[i].name,&irq_source[i]);
}
btn_timer.expires=jiffies+msecs_to_jiffies(200);
btn_timer.function=btn_tim_function;
btn_timer.data=0;
init_timer(&btn_timer);returnret;
}static int btn_release(struct inode *node, struct file *fil)
{inti;
atomic_inc(&btn_atomic);
del_timer(&btn_timer);//釋放中斷號和中斷那個結構體成員//free_irq(unsigned int irq, void * dev_id)
for(i=0;i<4;i++)
free_irq(irq_source[i].irq,&irq_source[i]);return 0;
}static long btn_ioctl(struct file *fil, unsigned int cmd, unsigned longarg)
{//int ret;//把數據轉換成用戶空間類型 和上層進行通信
void __user *argp = (void __user *)arg;
wait_event_interruptible(btn_wait_que, condition);
condition=0;switch(cmd)
{caseGET_BTN_VAL://printk("btn_num :%ld\n",btn_num);
put_user(btn_num, (unsigned int __user *) argp);//ret = copy_to_user((void __user *) argp, (void *)&btn_num,4);//copy_to_user(void __user * to, const void * from, unsigned long n);
break;default:return -EINVAL;
}return 0;
}//文件操作集合
static struct file_operations btn_irq_fops ={
.owner=THIS_MODULE,
.unlocked_ioctl=btn_ioctl,
.open=btn_open,
.release=btn_release,
};//雜項注冊
static struct miscdevice btn_misc={
.minor= 255,
.name= "btn",
.fops= &btn_irq_fops,
};static __init int btn_irq_init(void)
{intret;
ret= misc_register(&btn_misc);returnret;
}static __exit void btn_irq_exit(void)
{
misc_deregister(&btn_misc);
}
module_init(btn_irq_init);
module_exit(btn_irq_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
1 #include
2 #include
3 #include
4 #include
5 #include
6 #include
7 #include
8
9 #define MAGIC 'B'
10 #define GET_BTN_VAL _IOR(MAGIC, 1, unsigned long)
11
12 int main(int argc,char *argv[])13 {14 int btn_fd,btn_val=0;15
16 if(argc!=2)17 {18 printf("Usage: \n",argv[0]);19 return -1;20 }21
22 btn_fd = open(argv[1],O_RDONLY);23
24 if(btn_fd<0)25 {26 printf("busy!!!!!\n");27 return -1;28
29 }30
31
32 while(1)33 {34 ioctl(btn_fd,GET_BTN_VAL,&btn_val);35 //ioctl(btn_fd,GET_BTN_VAL,btn_val);36 //sleep(1);
37
38 printf("btn_val(irq):%d\n",btn_val);39 }40 }
1 obj-m +=btnirq.o2 SOURCE =btntest.o3
4 CROSS_COMPLIE = arm-linux-
5 CC =$(CROSS_COMPLIE)gcc6
7 KERNDIR = /centos/xyd/linux-3.5
8 #CURDIR =$(shell pwd)9 CURDIR =`pwd`10
11 .PHONY: module clean12
13 all: module $(SOURCE:.o=)14
15 module:16 $(MAKE) -C $(KERNDIR) M=$(CURDIR) modules17
18 $(SOURCE:.o=):$(SOURCE)19 $(CC) -o $@ $^
20
21 %.o:%.c22 $(CC) -c $<
23
24 clean:25 $(MAKE) -C $(KERNDIR) M=$(CURDIR) clean26 rm $(SOURCE:.o=)
總結
以上是生活随笔為你收集整理的int linux 原子操作_linux 原子操作的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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