Linux 设备驱动--- 并发 与 竞态

huashan8

并发：
　　多个执行单元同时被执行.
　　

竞态：
　　并发的执行单元对资源 ( 硬件资源和软件上的全局变量等 ) 的访问导致的竞争状态.

　　

并发的处理：
　　处理并发的常用技术是加锁或者互斥，即保证在任何时间只有一个执行单元可以操作共享资源.

　　在 Linux 内核中主要通过 semaphore 机制 (信号量)和spin_lock 机制 (自旋锁)实现.

　　

原子操作：
定义：
　　原子操作指的是在执行过程中不会被别的代码所中断的操作.
　　分为 位 和 整型变量 两类原子操作。
　　

atomic_t  ：



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• typedef struct {  
  
• volatile int counter;  
  
• } atomic_t;
  

原子操作函数：
整型原子操作：



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• void atomic_set(atomic_t *v, int i);   //设置原子变量v的值为i  
  
• atomic_t v = ATOMIC_INIT(0);            //定义原子变量v， 并初始化为0  **************************  
  
• atomic_read(atomic_t *v);              //获得原子变量的值，返回原子变量的值  
  
• void atomic_add(int i, atomic_t *v);    //原子变量+i  
  
• void atomic_sub(int i, atomic_t *v);    //原子变量-i  
  
• void atomic_inc(atomic_t *v);           //原子变量+1            *******************************  
  
• void atomic_dec(atomic_t *v);           //原子变量-1  
  

　　对原子变量执行自增，自减和减操作后 ，测试其是否为0，为 0 则返回 true，否则返回 false ：



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• 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);         
  

　　

　　对原子变量进行加/减，自增/自减操作，并返回新的值：



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• 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_sub_return(atomic_t *v);  
  

位原子操作：



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• void set_bit(nr, void *addr);    //将addr地址的nr位 置为1  
  
• void clear_bit(nr, void *addr);  //将addr地址的nr位 清0  
  
• void change_bit(nr, void *addr);  //对addr地址的nr位 反置  
  
• int test_bit(nr, void *addr);    //返回addr地址的nr位  
  
• int test_and_set_bit(nr, void *addr);  
  
• int test_and_clear_bit(nr, void *addr);  
  
• int test_and_change_bit(nr, void *addr);  
  
• 先设值，后返回。
  

　　

　　

实例 --- 原子操作：
1，定义一原子变量：
　　在程序开头定义原子变量，初始化为 1 ：



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• static atomic_t canopen = ATOMIC_INIT(1);     //定义原子变量并初始化为1  
  

2，在 open 函数里检测原子变量值：
　　如果减 一 为 0 ，！true 为 假 ，if 里面的原子变量加一恢复到  0，

• {
  

•     atomic_inc(&canopen);
  
•     return -EBUSY;  
  
• }
  

3，在退出时 close 函数 恢复原子变量值：
　　最后， 在应用程序退出时 close 函数， 自增 恢复原子变量值为 1：



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• atomic_inc(&canopen);
  

4，应用程序测试：
　　在应用程序里面打开驱动程序：



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• fd = open("/dev/buttons", O_RDWR);  
  
• if (fd < 0)  
  
• {
  
•     printf("can't open!\n");  
  
•     return -1;  
  
• }
  

　　
当有两个应用程序打开同一这个驱动的时候，打印 can't open! .