深入浅出:Linux设备驱动中的并发控制
作者:网络转载 发布时间:[ 2015/5/7 13:34:54 ] 推荐标签:操作系统
并发和竞争发生在两类体系中:
对称多处理器(SMP)的多个CPU
内核可抢占的单CPU系统
访问共享资源的代码区域称为临界区(critical sections),临界区需要以某种互斥机制加以保护。在驱动程序中,当多个线程同时访问相同的资源(critical sections)时(驱动程序中的全局变量是一种典型的共享资源),可能会引发”竞态”,因此我们必须对共享资源进行并发控制。Linux内核中解决并发控制的方法又中断屏蔽、原子操作、自旋锁、信号量。(后面为主要方式)
中断屏蔽:
使用方法
local_irq_disable() //屏蔽中断
...
critical section //临界区
...
local_irq_enable() //开中断
local_irq_disable/enable只能禁止/使能本CPU内的中断,不能解决SMP多CPU引发的竞态,故不推荐使用,其适宜于自旋锁联合使用。
原子操作:
原子操作是一系列的不能被打断的操作。linux内核提供了一系列的函数来实现内核中的原子操作,这些函数分为2类,分别针对位和整型变量进行原子操作。
实现整型原子操作的步骤如下:
1.定义原子变量并设置变量值
void atomic_set(atomic_t *v , int i); //设置原子变量值为i
atomic_t v = ATOMIC_INIT(0); //定义原子变量v,初始化为0
2.获取原子变量的值
atomic_read(atomic_t *v);
3.原子变量加减操作
void atomic_add(int i,atomic_t *v);//原子变量加i
void atomic_sub(int i ,atomic_t *v);//原子变量减i
4.原子变量自增/自减
void atomic_inc(atomic_t *v);//自增1
void atomic_dec(atomic_t *v);//自减1
5.操作并测试:对原子变量执行自增、自减后(没有加)测试其是否为0,如果为0返回true,否则返回false。
int atomic_inc_and_test(atomic_t *v);
int atomic_dec_and_test(atomic_t *v);
int atomic_sub_and_test(int i ,atomic_t *v);
6.操作并返回
int atomic_add_return(int i , atomic_t *v);
int atomic_sub_return(int i , atomic_t *v);
int atomic_inc_return(atomic_t * v);
int atomic_dec_return(atomic_t * v);
实现 位原子操作如下:
// 设置位
void set_bit(nr, void *addr); // 设置addr地址的第nr位,即将位写1
// 清除位
void clear_bit(nr, void *addr); // 清除addr地址的第nr位,即将位写0
// 改变位
void change_bit(nr, void *addr); // 对addr地址的第nr位取反
// 测试位
test_bit(nr, void *addr); // 返回addr地址的第nr位
// 测试并操作:等同于执行test_bit(nr, void *addr)后再执行xxx_bit(nr, void *addr)
int test_and_set_bit(nr, void *addr);
int test_and_clear_bit(nr, void *addr);
int test_and_change_bit(nr, void *addr)
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