原子位操作

Linux kernel提供了一些原子位操作的API，比如通过set_bit(int nr, void *addr)设置addr上的第nr位，而clear_bit(int nr, void *addr)用来清除addr上的第nr位。

关于使用原子位操作和非原子位操作的区别，《Linux内核设计与实现》一书中，描述的不是很清楚，很容易引起歧义：
“For example， assume you issue two atomic bit operations: Initially set the bit and then clear the bit. Without atomic operations, the bit might end up cleared, but it might never have been set.”

其实可以这样理解，与对变量进行加加、减减等操作类似，置位操作对应到C语言虽然只有一条语句，但实际上是由多条汇编指令完成的：

• 读取变量的值到寄存器中
• 对寄存器中的值进行置位操作
• 将寄存器中的值写回变量

考虑这样一种场景，全局变量i的初始值为0，CPU0上的执行线程对其第0位置位，同时CPU1上的执行线程正对其第1位置位：

CPU0 CPU1 LOAD i (0) – SETBIT i,0x1 (0x1) LOAD i (0) STORE i (0x1) SETBIT i,0x2 (0x2) – STORE i (0x2)

所以当多个执行线程同一时刻对同一变量进行位操作时，就会发生竞争条件。回到上述例子，本来预期的结果是i=0x3, 但当使用非原子位操作时，就有可能得到错误的结果，即i的值是0x1或者0x2。而原子位操作就可以确保结果的正确性，即i=0x3。