Linux的原子操作与同步机制

 

。进程1执行完“mov eax, [count]”后，寄存器eax内保存了count的值0。此时，进程2被调度执行，抢占了进程1的CPU的控制权。进程2执行“count++;”的汇编代码，将累加后的count值1写回到内存。然后，进程1再次被调度执行，CPU控制权回到进程1。进程1接着执行，计算count的累加值仍为1，写回到内存。虽然进程1和进程2执行了两次“count++;”操作，但是count实际的内存值为1，而不是2！

）从内存将count的数据读取到cpu。

2）累加读取的值。

3）将修改的值写回count内存。

这又回到前面并发问题类似的情况，只不过此时并发的主题不再是进程，而是处理器。

Intel x86指令集提供了指令前缀lock用于锁定前端串行总线（FSB），保证了指令执行时不会受到其他处理器的干扰。

使用lock指令前缀后，处理器间对count内存的并发访问（读/写）被禁止，从而保证了指令的原子性。

位的数据。

typedef struct { volatile int counter; } atomic_t;

其中原子操作函数atomic_inc完成自加原子操作。

/**

* atomic_inc - increment atomic variable

* @v: pointer of type atomic_t

*

* Atomically increments @v by 1.

*/

static __inline__ void atomic_inc(atomic_t *v)

{

__asm__ __volatile__(

LOCK "incl %0"

:"=m" (v->counter)

:"m" (v->counter));

}

其中LOCK宏的定义为。

#ifdef CONFIG_SMP

#define LOCK "lock ; "

#else

#define LOCK ""

#endif

可见，在对称多处理器架构的情况下，LOCK被解释为指令前缀lock。而对于单处理器架构，LOCK不包含任何内容。

，清除“Exclusive”标记，否则直接将temp置为1结束。

teq指令测试temp值是否为0。

bne指令temp不等于0时跳转到标号1，其中字符b表示向后跳转。

整体看来，上述汇编代码一直尝试完成“v->counter+=i”的操作，直到temp为0时结束。

使用ldrex和strex指令对是否可以保证add指令的原子性呢？假设两个进程并发执行“ldrex+add+strex”操作，当进程1执行ldrex后设定了全局标记“Exclusive”。此时切换到进程2，执行ldrex前全局标记“Exclusive”已经设定，ldrex执行后重复设定了该标记。然后执行add和strex指令，完成累加操作。再次切换回进程1，接着执行add指令，当执行strex指令时，由于“Exclusive”标记被进程2清除，因此不执行传送操作，将temp设置为1。后继teq指令测定temp不等于0，则跳转到起始位置重新执行，最终完成累加操作！可见ldrex和strex指令对可以保证进程间的同步。多处理器的情况与此相同，因为arm的原子操作只关心“Exclusive”标记，而不在乎前端串行总线是否加锁。

在ARMv6之前，swp指令就是通过锁定总线的方式完成原子的数据交换，但是影响系统性能。ARMv6之后，一般使用ldrex和strex指令对代替swp指令的功能。

：

lock   decb [lock->slock]

jns    3

2:

rep    nop

cmpb   $0, [lock->slock]

jle    2

jmp    1

3: