Linux原子操作

一、原子操作       所謂原子操作，就是該操作絕不會在執行完畢前被任何其他任務或事件打斷，也就說，它是最小的執行單位，不可能有比它更小的執行單位，因此這裡的原子實際是使用了物理學裡的物質微粒的概念。        原子操作需要硬體的支援，因此是架構相關的，其API和原子類型的定義都定義於核心源碼樹的 atomic.h 檔案中，它們都使用組合語言實現，因為C語言並不能實現這樣的操作。原子操作主要用於實現資源計數，很多引用計數(refcnt)就是通過原子操作實現的。原子類型定義如下：  typedef struct {   volatile int counter; } atomic_t; volatile修飾欄位告訴gcc不要對該類型的資料做最佳化處理，對它的訪問都是對記憶體的訪問，而不是對寄存器的訪問。   二、原子操作API atomic_read(atomic_t * v);  該函數對原子類型的變數進行原子讀操作，它返回原子類型的變數v的值。   atomic_set(atomic_t * v, int i);  該函數設定原子類型的變數v的值為i。   void atomic_add(int i, atomic_t *v);  該函數給原子類型的變數v增加值i。   atomic_sub(int i, atomic_t *v);  該函數從原子類型的變數v中減去i。   int atomic_sub_and_test(int i, atomic_t *v);  該函數從原子類型的變數v中減去i，並判斷結果是否為0，如果為0，返回真，否則返回假。   void atomic_inc(atomic_t *v);  該函數對原子類型變數v原子地增加1。   void atomic_dec(atomic_t *v);  該函數對原子類型的變數v原子地減1。   int atomic_dec_and_test(atomic_t *v);  該函數對原子類型的變數v原子地減1，並判斷結果是否為0，如果為0，返回真，否則返回假。   int atomic_inc_and_test(atomic_t *v);  該函數對原子類型的變數v原子地增加1，並判斷結果是否為0，如果為0，返回真，否則返回假。   int atomic_add_negative(int i, atomic_t *v);  該函數對原子類型的變數v原子地增加I，並判斷結果是否為負數，如果是，返回真，否則返回假。   int atomic_add_return(int i, atomic_t *v);  該函數對原子類型的變數v原子地增加i，並且返回指向v的指標。   int atomic_sub_return(int i, atomic_t *v);  該函數從原子類型的變數v中減去i，並且返回指向v的指標。   int atomic_inc_return(atomic_t * v);  該函數對原子類型的變數v原子地增加1並且返回指向v的指標。   int atomic_dec_return(atomic_t * v);  該函數對原子類型的變數v原子地減1並且返回指向v的指標。          原子操作通常用於實現資源的引用計數，在TCP/IP協議棧的IP片段處理中，就使用了引用計數，片段隊列結構struct ipq 描述了一個IP片段，字 段refcnt就是引用計數器，它的類型為atomic_t，當建立IP片段時（在函數ip_frag_create中），使用atomic_set函數 把它設定為1，當引用該IP片段時，就使用函數atomic_inc把引用計數加1。          當不需要引用該IP片段時，就使用函數 ipq_put來釋放該IP片段，ipq_put使用函數atomic_dec_and_test把引用計數減1並判斷引用計數是否為0，如果是就釋放 IP片段。函數ipq_kill把IP片段從ipq隊列中刪除，並把該刪除的IP片段的引用計數減1（通過使用函數atomic_dec實現）。