Linux内核之原子操作:atomic_long_inc用法实例(六十六)

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🍉🍉🍉文章目录🍉🍉🍉

- 🌻1.前言
- 🌻2.Linux内核之atomic_long_inc介绍
- 🌻3.代码实例
- - 🐓3.1 并发计数
  - 🐓3.2 状态统计
  - 🐓3.3 简单的同步机制

🌻1.前言

本篇目的：Linux内核之原子操作:atomic_long_inc用法实例

🌻2.Linux内核之atomic_long_inc介绍

atomic_long_inc() 函数是 Linux 内核中用于对长整型（long）原子操作的函数之一。它的主要作用是以原子方式增加一个长整型变量的值，并且保证这个操作是不可中断的，即在多线程环境下也能保证数据的一致性和正确性。
在 Linux 内核中，原子操作是一种特殊的操作，能够保证在多处理器或者多核系统上的并发执行过程中，对共享数据的访问是安- 全的，不会发生竞态条件（Race Condition）或者数据不一致的情况。atomic_long_inc() 函数就是通过这种机制来实现对长整型变量的安全增加。
具体来说，atomic_long_inc() 函数接受一个指向 atomic_long_t 类型的变量的指针作为参数，然后将该变量的值增加 1，并且保证这个增加操作是原子的。在执行增加操作期间，如果其他线程尝试对同一个变量进行操作，它们会被阻塞，直到当前操作完成，从而确保了操作的完整性和一致性。
这个函数在 Linux 内核中的应用非常广泛，特别是在实现并发数据结构、同步机制和各种驱动程序中。通过使用原子操作，开发人员可以编写出更加高效、稳定和可靠的多线程代码，而无需担心因为竞态条件而引发的各种问题。
总的来说，atomic_long_inc() 函数是 Linux 内核中重要的原子操作函数之一，它的作用是实现对长整型变量的原子增加操作，确保多线程环境下的数据访问安全和一致性。

🌻3.代码实例

🐓3.1 并发计数

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/atomic.h>static atomic_long_t total_count = ATOMIC_LONG_INIT(0);static int __init concurrent_counter_init(void) {atomic_long_inc(&total_count);printk(KERN_INFO "Incremented total count: %ld\n", atomic_long_read(&total_count));return 0;
}static void __exit concurrent_counter_exit(void) {printk(KERN_INFO "Exiting...\n");
}module_init(concurrent_counter_init);
module_exit(concurrent_counter_exit);MODULE_LICENSE("GPL");

在并发环境中对计数器进行增加操作。
每次模块初始化时，使用 atomic_long_inc() 函数对 total_count 变量进行增加，然后打印增加后的值。
由于使用了原子操作，可以确保多个线程同时执行该操作时，不会导致数据竞争。

🐓3.2 状态统计

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/atomic.h>enum driver_state {DRIVER_STATE_IDLE,DRIVER_STATE_BUSY,DRIVER_STATE_ERROR
};static atomic_long_t state_counts[3] = {ATOMIC_LONG_INIT(0),ATOMIC_LONG_INIT(0),ATOMIC_LONG_INIT(0)
};static int __init status_stat_init(void) {enum driver_state current_state = DRIVER_STATE_BUSY;atomic_long_inc(&state_counts[current_state]);printk(KERN_INFO "Incremented count for state %d: %ld\n", current_state, atomic_long_read(&state_counts[current_state]));return 0;
}static void __exit status_stat_exit(void) {printk(KERN_INFO "Exiting...\n");
}module_init(status_stat_init);
module_exit(status_stat_exit);MODULE_LICENSE("GPL");

使用 atomic_long_inc() 函数对驱动程序的状态进行统计。
假设驱动程序有三种状态：空闲（IDLE）、忙碌（BUSY）和错误（ERROR）。
在初始化时，根据当前状态使用 atomic_long_inc() 对相应状态的计数器增加，并打印增加后的值。

🐓3.3 简单的同步机制

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/atomic.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/kthread.h>static atomic_long_t shared_variable = ATOMIC_LONG_INIT(0);static int my_thread_func(void *data) {int i;for (i = 0; i < 5; ++i) {msleep(1000);atomic_long_inc(&shared_variable);printk(KERN_INFO "Thread: Incremented shared variable to %ld\n", atomic_long_read(&shared_variable));}return 0;
}static int __init atomic_sync_init(void) {struct task_struct *my_thread;my_thread = kthread_run(my_thread_func, NULL, "my_thread");if (IS_ERR(my_thread)) {printk(KERN_ERR "Failed to create thread\n");return PTR_ERR(my_thread);}return 0;
}static void __exit atomic_sync_exit(void) {printk(KERN_INFO "Exiting...\n");
}module_init(atomic_sync_init);
module_exit(atomic_sync_exit);MODULE_LICENSE("GPL");