i.MX6ULL終結者Linux併發與競爭原子操作

1 什麼是原子操作

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，執行過程不能夠被系統的其他行為打斷，是一個整體的過程，在其執行過程中，系統的其它行為是插不進來的。
我們現在假設有兩個執行單元A和B，這兩個執行單元要對共享變數X加1，X的初始值是1。當CPU實現加一的操作時，先從記憶體讀取X的值，執行加一的操作，在將X的值寫回記憶體。假如這兩個執行單元A和B是順序執行的，執行過程如圖 1.1：

圖 1.1

按照上圖所示的流程，X變數的值最終變為3，經過了兩次加一操作。但是實際的執行流程可能如圖 1.2所示：

圖 1.2

按照上述流程執行的最終結果X的值為2，這就是一個最簡單的設定變數值的併發與競爭的例子，要解決這個問題就要保證X變數加一操作的三個步驟要作為一個整體執行，也就是作為一個原子存在。
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，並且Linux核心提供了這兩種形式原子操作的API函式，接下來分別看一下這些函式。

2 整型原子操作

在Linux中有一個專門的atomic_t的結構體來完成整型資料的原子操作，此結構體定義在 include/linux/types.h 檔案中，定義如下：

 typedef struct { 
 		int counter; 
 } atomic_t; 

在使用原子操作函式之前，首先要定義一個atomic_t 的變數，如下所示：
atomic_t a; //定義 a
也可以在定義原子變數的時候給原子變數賦初值，如下所示：
atomic_t b = ATOMIC_INIT(0); //定義原子變數 b 並賦初值為 0
可以通過巨集 ATOMIC_INIT 向原子變數賦初值。
原子變數有了，接下來就是對原子變數進行操作，比如讀、寫、增加、減少等等，Linux 核心提供的原子操作 API 函式如下所示：

原子變數和相應的 API 函式使用起來很簡單，參考如下示例：

atomic_t v = ATOMIC_INIT(0); /* 定義並初始化原子變零 v=0 */ 
atomic_set(10); 		/* 設定 v=10 */ 
atomic_read(&v); 		/* 讀取 v 的值，肯定是 10 */ 
atomic_inc(&v); 		/* v 的值加 1，v=11 */

3 位原子操作

位操作也是很常用的操作，Linux 核心也提供了一系列的原子位操作 API 函式，只不過原子位操作不像原子整型變數那樣有個 atomic_t 的資料結構，原子位操作是直接對記憶體進行操作，API 函式如下所示：
函式 作用