Github: atomic_fetch_add_unless
Email: BuddyZhang1 buddy.zhang@aliyun.com
Architecture: ARMv7 Cortex A9-MP
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源码分析
static inline int atomic_fetch_add_unless(atomic_t *v, int a, int u)
{
int oldval, newval;
unsigned long tmp;
smp_mb();
prefetchw(&v->counter);
__asm__ __volatile__ ("@ atomic_add_unless\n"
"1: ldrex %0, [%4]\n"
" teq %0, %5\n"
" beq 2f\n"
" add %1, %0, %6\n"
" strex %2, %1, [%4]\n"
" teq %2, #0\n"
" bne 1b\n"
"2:"
: "=&r" (oldval), "=&r" (newval), "=&r" (tmp), "+Qo" (v->counter)
: "r" (&v->counter), "r" (u), "r" (a)
: "cc");
if (oldval != u)
smp_mb();
return oldval;
}atomic_fetch_add_unless() 函数用于当 atomic_t 变量值与某个值不相等是，执行加法操作。 参数 v 指向一个 atomic_t 变量；参数 a 指明需要增加的数据；参数 u 代表与原始值对比的值。 函数首先调用 smp_mb() 函数添加一个内存屏障，接着调用 prefetchw() 函数预读取 v->counter 的值到 cache，接着调用内嵌汇编。在汇编中，首先调用 ldrex 指令添加独占标志，并将 v->counter 的值从内存读取到 oldval 变量里，然后通过对比 oldval 的值是否和 参数 u 相等， 如果相等，则跳转到 2 处；如果不相等，那么就将 oldval 的值与参数 a 的值相加，并把 相加的结果存储到 newval 里，接着调用 strex 指令，如果此时独占标志还存在，那么 strex 指令就将 newval 的值写入 v->counter 对应的内存，并肩 tmp 的值设置为 0；反之 如果此时独占标志已经被清零，那么 strex 指令仅仅将 tmp 设置为 1，然后继续执行 teq 指令，如果此时 teq 检查到 tmp 不为零，那么跳转到 1 处重复执行之前的动作，知道 将 newval 写入到 v->counter 对应的内存。最后如果 oldval 不等于 u，那么代表 strex 指令已经执行过了，所以此时需要在执行一条 smp_mb() 确保数据都写入到内存。 最后返回 oldval 的值。
实践
驱动源码
/*
* atomic
*
* (C) 2019.05.05 <buddy.zhang@aliyun.com>
*
* This program is free software; you can redistribute it and/or modify
* it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
* published by the Free Software Foundation.
*/
/* Memory access
*
*
* +----------+
* | |
* | Register | +--------+
* | | | |
* +----------+ | |
* A | |
* | | |
* +-----+ | +----------+ +----------+ | |
* | |<---o | | | | | |
* | CPU |<--------->| L1 Cache |<------>| L2 Cache |<------>| Memory |
* | |<---o | | | | | |
* +-----+ | +----------+ +----------+ | |
* | | |
* o--------------------------------------------->| |
* volatile/atomic | |
* | |
* +--------+
*/
/*
* atomic_add_* (ARMv7 Cotex-A9MP)
*
* static inline int atomic_fetch_add_unless(atomic_t *v, int a, int u)
* {
* int oldval, newval;
* unsigned long tmp;
*
* smp_mb();
* prefetchw(&v->counter);
*
* __asm__ __volatile__ ("@ atomic_add_unless\n"
* "1: ldrex %0, [%4]\n"
* " teq %0, %5\n"
* " beq 2f\n"
* " add %1, %0, %6\n"
* " strex %2, %1, [%4]\n"
* " teq %2, #0\n"
* " bne 1b\n"
* "2:"
* : "=&r" (oldval), "=&r" (newval), "=&r" (tmp), "+Qo" (v->counter)
* : "r" (&v->counter), "r" (u), "r" (a)
* : "cc");
*
* if (oldval != u)
* smp_mb();
*
* return oldval;
* }
*/
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>
static atomic_t BiscuitOS_counter = ATOMIC_INIT(8);
/* atomic_* */
static __init int atomic_demo_init(void)
{
int val;
/* Atomic add: Old == original */
val = atomic_fetch_add_unless(&BiscuitOS_counter, 1, 8);
printk("[0]Atomic: oiginal-> %d new-> %d\n", val,
atomic_read(&BiscuitOS_counter));
/* Atomic add: Old != original */
val = atomic_fetch_add_unless(&BiscuitOS_counter, 1, 5);
printk("[1]Atomic: original-> %d new-> %d\n", val,
atomic_read(&BiscuitOS_counter));
return 0;
}
device_initcall(atomic_demo_init);驱动安装
驱动的安装很简单，首先将驱动放到 drivers/BiscuitOS/ 目录下，命名为 atomic.c， 然后修改 Kconfig 文件，添加内容参考如下：
diff --git a/drivers/BiscuitOS/Kconfig b/drivers/BiscuitOS/Kconfig
index 4edc5a5..1a9abee 100644
--- a/drivers/BiscuitOS/Kconfig
+++ b/drivers/BiscuitOS/Kconfig
@@ -6,4 +6,14 @@ if BISCUITOS_DRV
config BISCUITOS_MISC
bool "BiscuitOS misc driver"
+config BISCUITOS_ATOMIC
+ bool "atomic"
+
+if BISCUITOS_ATOMIC
+
+config DEBUG_BISCUITOS_ATOMIC
+ bool "atomic_fetch_add_unless"
+
+endif # BISCUITOS_ATOMIC
+
endif # BISCUITOS_DRV接着修改 Makefile，请参考如下修改：
diff --git a/drivers/BiscuitOS/Makefile b/drivers/BiscuitOS/Makefile
index 82004c9..9909149 100644
--- a/drivers/BiscuitOS/Makefile
+++ b/drivers/BiscuitOS/Makefile
@@ -1 +1,2 @@
obj-$(CONFIG_BISCUITOS_MISC) += BiscuitOS_drv.o
+obj-$(CONFIG_BISCUITOS_ATOMIC) += atomic.o
--驱动配置
驱动配置请参考下面文章中关于驱动配置一节。在配置中，勾选如下选项，如下：
Device Driver--->
[*]BiscuitOS Driver--->
[*]atomic
[*]atomic_fetch_add_unless()具体过程请参考：
驱动编译
驱动编译也请参考下面文章关于驱动编译一节：
驱动运行
驱动的运行，请参考下面文章中关于驱动运行一节：
启动内核，并打印如下信息：
usbcore: registered new interface driver usbhid
usbhid: USB HID core driver
[0]Atomic: oiginal-> 8 new-> 8
[1]Atomic: original-> 8 new-> 9
aaci-pl041 10004000.aaci: ARM AC'97 Interface PL041 rev0 at 0x10004000, irq 24
aaci-pl041 10004000.aaci: FIFO 512 entries
oprofile: using arm/armv7-ca9驱动分析
在某些有条件的 atomic 加法中，这个函数是比较适合的。
附录
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