Email: BuddyZhang1 buddy.zhang@aliyun.com
Architecture: ARMv7 Cortex A9-MP
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源码分析
#define ATOMIC_OPS(op, c_op, asm_op) \
ATOMIC_OP(op, c_op, asm_op) \
ATOMIC_OP_RETURN(op, c_op, asm_op) \
ATOMIC_FETCH_OP(op, c_op, asm_op)
ATOMIC_OPS(sub, +=, sub)atomic_sub() 用于给 atomic_t 变量做减法。在 ARMv7 中，使用 ATOMIC_OPS 宏定义 了 atomic_sub() 函数。开发者可以通过编译之后的结果查看 atomic_sub() 函数的实现， 如下：
static inline void atomic_sub(int i, atomic_t *v)
{
unsigned long tmp;
int result;
prefetchw(&v->counter);
__asm__ volatile ("\n\t"
"@ atomic_sub\n\t"
"1: ldrex %0, [%3]\n\t" @ result, tmp115
" sub %0, %0, %4\n\t" @ result,
" strex %1, %0, [%3]\n\t" @ tmp, result, tmp115
" teq %1, #0\n\t" @ tmp
" bne 1b"
: "=&r" (result), "=&r" (tmp), "+Qo" (v->counter)
: "r" (&v->counter), "Ir" (i)
: "cc");
}atomic_sub() 函数的定义如上，参数 i 指明 atomic 变量需要减少的值；参数 v 指向 atomic_t 变量。函数首先使用 prefetchw() 函数将 v->counter 的值预读到 cache， 然后调用一个内嵌汇编，汇编首先调用 ldrex 指令首先对 v->counter 对应的内存地址 设置独占标志，同时从内存中读取 v->counter 的值到 result。接着调用 sub 指令， 将 result 中的值添加 i 对应的值。然后调用 strex 指令准备将 result 中的值写入 到 v->counter 对应的内存地址，如果此时独占标志还存在，表示写内存的操作不存在抢占 问题，可以直接写入，并将 tmp 的值设置为 0；如果此时独占标志已经被清除，那么 此时没有权限往内存写入值，那么 strex 会放弃写入值，并将 tmp 设置为 1。strex 指令执行完之后，调用 teq 指令检查 tmp 的值，如果是 0，那么表示写入成功，直接返回； 如果是 1，那么调用 bne 跳转到 1，重新执行之前的代码，直到 strex 将数据写入到 内存。上面的逻辑确保 SMP 模式下，多线程对共享的数据实现了锁机制。
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_sub (ARMv7 Cotex-A9MP)
*
* static inline void atomic_sub(int i, atomic_t *v)
* {
* unsigned long tmp;
* int result;
*
* prefetchw(&v->counter);
* __asm__ volatile ("\n\t"
* "@ atomic_sub\n\t"
* "1: ldrex %0, [%3]\n\t" @ result, tmp115
* " sub %0, %0, %4\n\t" @ result,
* " strex %1, %0, [%3]\n\t" @ tmp, result, tmp115
* " teq %1, #0\n\t" @ tmp
* " bne 1b"
* : "=&r" (result), "=&r" (tmp), "+Qo" (v->counter)
* : "r" (&v->counter), "Ir" (i)
* : "cc");
* }
*/
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>
static atomic_t BiscuitOS_counter = ATOMIC_INIT(8);
/* atomic_* */
static __init int atomic_demo_init(void)
{
/* Atomic sub */
atomic_sub(1, &BiscuitOS_counter);
printk("Atomic: %d\n", 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_sub"
+
+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_sub()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
Atomic: 7
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
当需要对一个 atomic_t 变量做减法的时候，可以使用 atomic_sub() 函数。
附录
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