Linux 设备驱动--- 并发 与 竞态 --- atomic_t --- atomic_dec_and_test --- 原子操作

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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1. typedef struct {  
2. volatile int counter;  
3. } atomic_t;  

原子操作函数：

整型原子操作：

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1. void atomic_set(atomic_t *v, int i);   //设置原子变量v的值为i  
2. atomic_t v = ATOMIC_INIT(0);            //定义原子变量v， 并初始化为0  **************************  
3. atomic_read(atomic_t *v);              //获得原子变量的值，返回原子变量的值  
4. void atomic_add(int i, atomic_t *v);    //原子变量+i  
5. void atomic_sub(int i, atomic_t *v);    //原子变量-i  
6. void atomic_inc(atomic_t *v);           //原子变量+1            *******************************  
7. 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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1. int atomic_inc_and_test(atomic_t *v);   
2. int atomic_dec_and_test(atomic_t *v);              ***********************  
3. 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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1. int atomic_add_return(int i, atomic_t *v);  
2. int atomic_sub_return(int i, atomic_t *v);  
3. int atomic_inc_return(atomic_t *v);  
4. int atomic_sub_return(atomic_t *v);  

位原子操作：

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1. void set_bit(nr, void *addr);    //将addr地址的nr位 置为1  
2. void clear_bit(nr, void *addr);  //将addr地址的nr位 清0  
3. void change_bit(nr, void *addr);  //对addr地址的nr位 反置  
4. int test_bit(nr, void *addr);    //返回addr地址的nr位  
5. int test_and_set_bit(nr, void *addr);  
6. int test_and_clear_bit(nr, void *addr);  
7. int test_and_change_bit(nr, void *addr);  
8. 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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1. 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：

如果没有进程在使用该驱动 ，原子变量值 为 1 ，将原子变量减 一 为 0 ，函数返回 true ，再 ！true 为 假 ，if 里面的代码不执行；

这样打开了、并使用该驱动， 原子变量变为 0；

如果再有进程来打开驱动程序，0-1 = 负1，返回 false ，if 条件成立，运行里面的代码，将原子变量加一恢复到  0，程序返回；

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1. if (!atomic_dec_and_test(&canopen))  
2. {  
3.     atomic_inc(&canopen);  
4.     return -EBUSY;  
5. }  

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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1. 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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1. fd = open("/dev/buttons", O_RDWR);  
2. if (fd < 0)  
3. {  
4.     printf("can't open!\n");  
5.     return -1;  
6. }  

当有两个应用程序打开同一这个驱动的时候，打印 can't open! .