原子操作
基本概念
在支持多任务的操作系统中,修改一块内存区域的数据需要“读取-修改-写入”三个步骤。然而同一内存区域的数据可能同时被多个任务访问,如果在修改数据的过程中被其他任务打断,就会造成该操作的执行结果无法预知。
使用开关中断的方法固然可以保证多任务执行结果符合预期,但是显然这种方法会影响系统性能。
ARMv6架构引入了LDREX和STREX指令,以支持对共享存储器更缜密的非阻塞同步。由此实现的原子操作能确保对同一数据的“读取-修改-写入”操作在它的执行期间不会被打断,即操作的原子性。
运行机制
OpenHarmony系统通过对ARMv6架构中的LDREX和STREX进行封装,向用户提供了一套原子性的操作接口。
-
LDREX Rx, [Ry]
读取内存中的值,并标记对该段内存的独占访问:
- 读取寄存器Ry指向的4字节内存数据,保存到Rx寄存器中。
- 对Ry指向的内存区域添加独占访问标记。
-
STREX Rf, Rx, [Ry]
检查内存是否有独占访问标记,如果有则更新内存值并清空标记,否则不更新内存:
-
有独占访问标记
- 将寄存器Rx中的值更新到寄存器Ry指向的内存。
- 标志寄存器Rf置为0。
-
没有独占访问标记
- 不更新内存。
- 标志寄存器Rf置为1。
-
-
判断标志寄存器
- 标志寄存器为0时,退出循环,原子操作结束。
- 标志寄存器为1时,继续循环,重新进行原子操作。
开发指导
接口说明
OpenHarmony LiteOS-A内核的原子操作模块提供下面几种功能,接口详细信息可以查看API参考。
表 1 原子操作接口说明
开发流程
有多个任务对同一个内存数据进行加减或交换等操作时,使用原子操作保证结果的可预知性。
说明: 原子操作接口仅支持整型数据。
编程实例
实例描述
调用原子操作相关接口,观察结果:
-
创建两个任务
- 任务一用LOS_AtomicInc对全局变量加100次。
- 任务二用LOS_AtomicDec对全局变量减100次。
-
子任务结束后在主任务中打印全局变量的值。
示例代码
示例代码如下:
#include "los_hwi.h"
#include "los_atomic.h"
#include "los_task.h"
UINT32 g_testTaskId01;
UINT32 g_testTaskId02;
Atomic g_sum;
Atomic g_count;
UINT32 Example_Atomic01(VOID)
{
int i = 0;
for(i = 0; i < 100; ++i) {
LOS_AtomicInc(&g_sum);
}
LOS_AtomicInc(&g_count);
return LOS_OK;
}
UINT32 Example_Atomic02(VOID)
{
int i = 0;
for(i = 0; i < 100; ++i) {
LOS_AtomicDec(&g_sum);
}
LOS_AtomicInc(&g_count);
return LOS_OK;
}
UINT32 Example_AtomicTaskEntry(VOID)
{
TSK_INIT_PARAM_S stTask1={0};
stTask1.pfnTaskEntry = (TSK_ENTRY_FUNC)Example_Atomic01;
stTask1.pcName = "TestAtomicTsk1";
stTask1.uwStackSize = LOSCFG_BASE_CORE_TSK_DEFAULT_STACK_SIZE;
stTask1.usTaskPrio = 4;
stTask1.uwResved = LOS_TASK_STATUS_DETACHED;
TSK_INIT_PARAM_S stTask2={0};
stTask2.pfnTaskEntry = (TSK_ENTRY_FUNC)Example_Atomic02;
stTask2.pcName = "TestAtomicTsk2";
stTask2.uwStackSize = LOSCFG_BASE_CORE_TSK_DEFAULT_STACK_SIZE;
stTask2.usTaskPrio = 4;
stTask2.uwResved = LOS_TASK_STATUS_DETACHED;
LOS_TaskLock();
LOS_TaskCreate(&g_testTaskId01, &stTask1);
LOS_TaskCreate(&g_testTaskId02, &stTask2);
LOS_TaskUnlock();
while(LOS_AtomicRead(&g_count) != 2);
PRINTK("g_sum = %d\n", g_sum);
return LOS_OK;
}
结果验证
g_sum = 0