01.Linux 内核同步与互斥-原子变量

1.内联汇编

# 内联汇编的语法
asm asm-qualifiers (AssemblerTemplate
                                :OutputOperands
                                [:InputOperands
                                [:Clobbers]])

int add(int a,int b)
{
    int sum;
    __asm__ volatile(
        "add %0, %1, %2"
        :"=r"(sum)
        :"r"(a),"r"(b)
        :"cc"
    );
    return sum;
}

ATPCS 的具体语法（https://baike.baidu.com/item/ATPCS/10695243?fr=aladdin)

1. asm : 也可以写作 “asm”， 表示这是一段内联汇编
2. asm-qualifiers 有 3 个取值：volatile、inline、goto。
   volatile 的意思是易变的、不稳定的，用来告诉编译器不要随便优化这段代码，否则可能出问题。比
   如汇编指令“mov r0, r0”，它把 r0 的值复制到 r0，并没有实际做什么事情，你的本意可能是用这条指令
   来延时。编译器看到这指令后，可能就把它去掉了。加上 volatile 的话，编译器就不会擅自优化。
   
   
   
3. AssemblerTemplate
   汇编指令，用双引号包含起来，每条指令用“\n”分开
   
4. OutputOperands
   输出操作数，内联汇编执行时，输出的结果保存在哪里。
   格式如下，当有多个变量时，用逗号隔开：
   [ [asmSymbolicName] ] constraint (cvariablename)
   
   
   
5. InputOperands
   输入操作数，内联汇编执行前，输入的数据保存在哪里。
   格式如下，当有多个变量时，用逗号隔开：
   [ [asmSymbolicName] ] constraint (cexpression)
   
   
   
6. Clobbers
   在汇编代码中，对于“OutputOperands”所涉及的寄存器、内存，肯定是做了修改。但是汇编代码中，
   也许要修改的寄存器、内存会更多。比如在计算过程中可能要用到 r3 保存临时结果，我们必须在“Clobbers”
   中声明 r3 会被修改
   
   
   

Clobbers	描述
cc	表示汇编代码会修改“flags register”
memory	表示汇编代码中，除了“InputOperands”和“OutputOperands”中指定的之外，还会会读、写更多的内存

2. atomic 实现

ATOMIC_OP 在 UP 系统中的实现,代码路径(arch\arm\include\asm\atomic.h)

对于 ARMv6 以下的 CPU 系统，不支持 SMP。原子变量的操作简单粗暴：关中断

ARMv6 及以上的 CPU，有一些特殊的汇编指令来实现原子操作，不再需要关中断

在 ARMv6 及以上的架构中，原子操作的执行过程是可以被打断的，但是它的效果符合“原子”的定义：
一个完整的“读、修改、写入”原子的，不会被别的程序打断。它的思路很简单：如果被别的程序打断了，
那就重来，最后总会成功的

3.原子变量对外的 API

类型定义 include\linux\types.h

函数名	作用
atomic_read(v)	读出原子变量的值，即 v->counter
atomic_set(v,i)	设置原子变量的值，即 v->counter = i
atomic_inc(v)	v->counter++
atomic_dec(v)	v->counter--
atomic_add(i,v)	v->counter += i
atomic_sub(i,v)	v->counter -= i
atomic_inc_and_test(v)	先加 1，再判断新值是否等于 0；等于 0 的话，返回值为 1
atomic_dec_and_test(v)	先减 1，再判断新值是否等于 0；等于 0 的话，返回值为 1

使用方法

static atomic_t valid = ATOMIC_INIT(1);
static ssize_t gpio_key_drv_open (struct inode *node, struct file *file)
{
    if (atomic_dec_and_test(&valid))
    {
        return 0;
    }
    atomic_inc(&valid);
    return -EBUSY;
}

static int gpio_key_drv_close (struct inode *node, struct file *file)
{
    atomic_inc(&valid);
    return 0;
}

关于原子位操作

基本实现是和原子操作是一样的，只是操作的是一位，所有速度会快。