4.8.2原子操作

避免干扰的最简单方法就是保证操作的原子性，即操作必须在一条单独的指令内执行。有两种类型的原子操作，即位图操作和数学的加减操作。

1．位图操作

在内核的很多地方用到位图，例如内存管理中对空闲页的管理，位图还有一个广泛的用途就是简单的加锁，例如提供对打开设备的互斥访问。关于位图的操作函数如下：

以下函数的参数中，addr指向位图。

void set_bit(int nr, volatile void *addr)：设置位图的第nr位。

void clear_bit(int nr, volatile void *addr): 清位图的第nr位

void change_bit(int nr, volatile void *addr): 改变位图的第nr位

int test_and_set_bit(int nr, volatile void *addr): 设置第nr位，并返回该位原来的值，且两个操作是原子操作，不可分割。

int test_and_clear_bit(int nr, volatile void *addr): 清第nr为，并返回该位原来的值，且两个操作是原子操作。

int test_and_change_bit(int nr, volatile void *addr)：改变第nr位，并返回该位原来的值，且这两个操作是原子操作。

这些操作利用了LOCK_PREFIX宏，对于SMP内核，该宏是总线锁指令的前缀，对于单CPU这个宏不起任何作用。这就保证了在SMP环境下访问的原子性。

2．算术操作

有时候位操作是不方便的，取而代之的是需要执行算术操作，即加、减操作及加1、减1操作。典型的例子是很多数据结构中的引用计数域count（如inode结构）。这些操作的原子性是由atomic_t数据类型和表4.14中的函数保证的。atomic_t的类型在include/ i386/atomic.h定义如下：

typedef struct { volatile int counter; } atomic_t;

表4.14 原子操作

函数	说明
atomic_read(v)	返回*v。
atomic_set(v,i)	把*v设置成i。
Atomic_add(I,v)	给*v增加i。
Atomic_sub(I,v)	从*v中减去I。
Atomic_inc(v)	给*v加1。
Atomic_dec(v)	从*v中减去1
Atomic_dec_and_test(v)	从*v中减去1，如果结果非空就返回1；否则返回0。
Atomic_inc_and_test_greater_zero(v)	给*v加1，如果结果为正就返回1；否则就返回0。
Atomic_clear_mask(mask,addr)	清除由mask所指定的addr中的所有位。
Atomic_set_mask(mask,addr)	设置由mask所指定的addr中的所有位。