Linux设备驱动中的并发控制

并发与竞态
解决竞态问题的途径是保证对共享资源的互斥访问。
访问共享资源的代码区域称为临界区，临界区需要以某种互斥机制加以保护。中断屏蔽、原子操作、自旋锁和信号量等是Linux设备驱动中可采用的互斥途径。
中断屏蔽
中断屏蔽将使得中断与进程之间的并发不再发生，而且，由于Linux内核的进程调度等操作都依赖中断来实现，内核抢占进程之间的并发也就得以避免了。但是，需要注意是的是长时间的中断是危险的，有可能导致数据丢失或着系统崩溃。
local_irq_disable()和local_irq_enable()都只能禁止和使能本CPU内的中断，不能解决SMP多CPU引发的竞态。
local_irq_save(flags)除了进行禁止中断操作以外，还保存目前CPU的中断位信息，local_irq_restore(flags)进行相反的操作。
如果只想禁止中断的底半部，应使用local_bh_disable(),使能底半部使用local_bh_enable()。
原子操作
原子操作指的是在执行过程中不会被别的代码路径所中断的操作。
Linux内核提供了一系列函数来实现内核中的原子操作，这些函数又分为两类，分别针对位和整型变量进行原子操作。
 整型原子操作
 1. 设置值 void atomic_set(atomic_t *v,int i); Atomic_t v = ATOMIC_INT(0);
2. 获取值 atomic_read(atomic_t *v);
3. 加减 void atomic_add(int i,atomic_t *v); void atomic_sub(int i,atomic_t *v);
4. 自增自减 void atomic_inc(atomic_t *v); void atomic_dec(atomic_t *v);
5. 操作测试 int atomic_inc_and_test(atomic_t *v); int atomic_dec_and_test(atomic_t *v); int atomic_sub_and_test(int i, atomic_t *v);
操作后测试其值是否为0，为0返回true，否则返回false。
6. 操作返回int atomic_inc_and_return(atomic_t *v); int atomic_dec_and_return(atomic_t *v); int atomic_sub_and_return(int i, atomic_t *v); int atomic_add_and_return(int i, atomic_t *v);
操作后返回新值。
 位原子操作
 1. 设置位 void set_bit(nr,void *addr); 设置addr地址的第nr位，即将位写1。
2. 清除位 void clear_bit(nr,void *addr); 将位写为0。
3. 改变位 void change_bit(nr,void *addr); 将位进行反置。
4. 测试位test_bit(nr,void *addr); 返回第nr位。
5. 测试操作int test_and_set_bit(nr,void *addr); int test_and_clear_bit(nr,void *addr); int test_and_change_bit(nr,void *a