Dentro del núcleo Linux 2.4 - Operaciones Atómicas

Hay dos tipos de operaciones atómicas: bitmaps (mapas de bits) y atomic_t. Los bitmaps son muy convenientes para mantener un concepto de unidades "asignadas" o "libres" para alguna colección grande donde cada unidad es identificada por algún número, por ejemplo tres inodos o tres bloques. Son ampliamente usados para un simple cierre, por ejemplo para suministrar acceso exclusivo para abrir un dispositivo. Un ejemplo de esto puede ser encontrado en arch/i386/kernel/microcode.c:

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/*
* Bits en microcode_status. (31 bits de espacio para una futura expansión)
*/
#define MICROCODE_IS_OPEN 0 /* establece si el dispositivo está en uso */

static unsigned long microcode_status;

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No hay necesidad de inicializar microcode_status a 0 ya que BSS es limpiado a cero explícitamente bajo Linux.

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/*
* Forzamos a un sólo usuario a la vez aquí con open/close.
*/
static int microcode_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
if (!capable(CAP_SYS_RAWIO))
return -EPERM;

/* uno de cada vez, por favor */
if (test_and_set_bit(MICROCODE_IS_OPEN, &microcode_status))
return -EBUSY;

MOD_INC_USE_COUNT;
return 0;
}

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Las operaciones en los bitmaps son:

• void set_bit(int nr, volatile void *addr): establece el bit nr en el bitmap apuntado por addr.
• void clear_bit(int nr, volatile void *addr): limpia el bit nr en el bitmap apuntado por addr.
• void change_bit(int nr, volatile void *addr): cambia el bit nr (si está establecido limpia, si está limpio establece) en en el bitmap apuntado por addr.
• int test_and_set_bit(int nr, volatile void *addr): atómicamente establece el bit nr y devuelve el viejo valor del bit.
• int test_and_clear_bit(int nr, volatile void *addr): atómicamente limpia el bit nr y devuelve el viejo valor del bit.
• int test_and_change_bit(int nr, volatile void *addr): atómicamente cambia el bit nr y devuelve el viejo valor del bit.

Estas operaciones usan la macro LOCK_PREFIX, la cual en núcleos SMP evalúa la instrucción prefijo de cierre del bus y no hace nada en UP. Esto garantiza la atomicidad del acceso en el entorno SMP.

A veces las manipulaciones de bits no son convenientes, pero en cambio necesitamos realizar operaciones aritméticas - suma, resta, incremento decremento. Los casos típicos son cuentas de referencia (ej. para los inodos). Esta facilidad es suministrada por el tipo de datos atomic_t y las siguientes operaciones:

• atomic_read(&v): lee el valor de la variable atomic_t v.
• atomic_set(&v, i): establece el valor de la variable atomic_t v al entero i.
• void atomic_add(int i, volatile atomic_t *v): suma un entero i al valor de la variable atómica apuntado por v.
• void atomic_sub(int i, volatile atomic_t *v): resta el entero i del valor de la variable atómica apuntada por v.
• int atomic_sub_and_test(int i, volatile atomic_t *v): resta el entero i del valor de la variable atómica apuntada por v; devuelve 1 si el nuevo valor es 0, devuelve 0 en otro caso.
• void atomic_inc(volatile atomic_t *v): incrementa el valor en 1.
• void atomic_dec(volatile atomic_t *v): decrementa el valor en 1.
• int atomic_dec_and_test(volatile atomic_t *v): decrementa el valor; devuelve 1 si el nuevo valor es 0, devuelve 0 en otro caso.
• int atomic_inc_and_test(volatile atomic_t *v): incrementa el valor; devuelve 1 si el nuevo valor es 0, devuelve 0 en otro caso.
• int atomic_add_negative(int i, volatile atomic_t *v): suma el valor de i a v y devuelve 1 si el resultado es negativo. Devuelve 0 si el resultado es mayor o igual a 0. Esta operación es usada para implementar semáforos.