文件位置：由include/linux/atomic.h引用arch/arm/include/asm/atomic.h，再引用include/linux/compiler.h

实现方式：通过调用WRITE_ONCE来实现，其中WRITE_ONCE宏实现了一些屏蔽编译器优化的技巧，确保写入操作是原子的。

atomic_set调用WRITE_ONCE将i的值写入原子变量(v)->counter中，WRITE_ONCE确保操作的原子性。WRITE_ONCE通过创建union联合体来确保操作的原子性，联合体的特点是所有成员共享同一个内存空间。write_once_size函数使用volatile关键字保证操作的原子性，并根据不同数据类型的大小进行相应的存储操作。

2.2.3 原子变量的加减

2.2.3.1 ATOMIC_OPS

/* 
ARMv6 UP and SMP safe atomic ops.  We use load exclusive and 
store exclusive to ensure that these are atomic.  We may loop 
to ensure that the update happens. 
*/
define ATOMIC_OP(op, c_op, asm_op)     \
static inline void atomic_##op(int i, atomict *v)   \
{         \
unsigned long tmp;      \
int result;       \
\
prefetchw(&v->counter);      \
asm volatile("@ atomic" #op "\n"   \
"1: ldrex %0, [%3]\n"      \
" " #asm_op " %0, %0, %4\n"     \
" strex %1, %0, [%3]\n"      \
" teq %1, #0\n"      \
" bne 1b"       \
: "=&r" (result), "=&r" (tmp), "+Qo" (v->counter)  \
: "r" (&v->counter), "Ir" (i)     \
: "cc");       \
}         
define ATOMIC_OP_RETURN(op, c_op, asm_op)    \
static inline int atomic_##op##_return_relaxed(int i, atomict *v) \
{         \
unsigned long tmp;      \
int result;       \
\
prefetchw(&v->counter);      \
\
asm volatile("@ atomic" #op "_return\n"  \
"1: ldrex %0, [%3]\n"      \
" " #asm_op " %0, %0, %4\n"     \
" strex %1, %0, [%3]\n"      \
" teq %1, #0\n"      \
" bne 1b"       \
: "=&r" (result), "=&r" (tmp), "+Qo" (v->counter)  \
: "r" (&v->counter), "Ir" (i)     \
: "cc");       \
\
return result;       \
}
define ATOMIC_FETCH_OP(op, c_op, asm_op)    \
static inline int atomicfetch##op##_relaxed(int i, atomic_t *v) \
{         \
unsigned long tmp;      \
int result, val;      \
\
prefetchw(&v->counter);      \
\
asm volatile("@ atomicfetch" #op "\n"   \
"1: ldrex %0, [%4]\n"      \
" " #asm_op " %1, %0, %5\n"     \
" strex %2, %1, [%4]\n"      \
" teq %2, #0\n"      \
" bne 1b"       \
: "=&r" (result), "=&r" (val), "=&r" (tmp), "+Qo" (v->counter) \
: "r" (&v->counter), "Ir" (i)     \
: "cc");       \
\
return result;       \
}
define ATOMIC_OPS(op, c_op, asm_op)     \
ATOMIC_OP(op, c_op, asm_op)     \
ATOMIC_OP_RETURN(op, c_op, asm_op)    \
ATOMIC_FETCH_OP(op, c_op, asm_op)

函数作用：通过一系列宏定义，实现原子变量的add、sub、and、or等原子操作。

文件位置：arch/arm/include/asm/atomic.h

实现方式：ATOMIC_OP宏通过汇编指令实现原子操作。prefetchw预取数据到L1缓存，提高性能。ldrex和strex用于独占式读取和写入操作，确保操作的原子性。如果写入失败，则会循环重试。

2.2.3.2 atomic_add和atomic_sub定义

ATOMIC_OPS(add, +=, add)
ATOMIC_OPS(sub, -=, sub)

3、位原子操作

3.1 API接口

void set_bit(nr, void addr);  // 设置位：将addr地址的第nr位设置为1
void clear_bit(nr, void addr);  // 清除位：将addr地址的第nr位设置为0
void change_bit(nr, void addr); // 改变位：对addr地址的第nr位进行反置。
test_bit(nr, void addr);   // 测试位：返回addr地址的第nr位。
int test_and_set_bit(nr, void addr); // 测试并设置位
int test_and_clear_bit(nr, void addr); // 测试并清除位
int test_and_change_bit(nr, void *addr); // 测试并改变位

3.2 API实现

3.2.1 set_bit

#define set_bit(nr,p)   ATOMIC_BITOP(set_bit,nr,p)
define ATOMIC_BITOP(name,nr,p)   \
(builtin_constant_p(nr) ? __atomic##name(nr, p) : ##name(nr,p))
extern void _set_bit(int nr, volatile unsigned long  p);
/ 
These functions are the basis of our bit ops. 
First, the atomic bitops. These use native endian. 
/
static inline void ____atomic_set_bit(unsigned int bit, volatile unsigned long p)
{
unsigned long flags;
unsigned long mask = BIT_MASK(bit);
p += BIT_WORD(bit);
raw_local_irq_save(flags);
*p |= mask;
raw_local_irq_restore(flags);
}
define BIT_MASK(nr)  (1UL 

函数介绍：该函数用于原子操作某个地址的某一位。

文件位置：/arch/arm/include/asm/bitops.h

实现方式：builtin_constant_p用于判断表达式是否为常量。如果是常量，则调用__atomic_set_bit函数。____atomic_set_bit通过中断屏蔽来保证位操作的原子性。BIT_MASK获取操作位的掩码，BIT_WORD确定要操作位的偏移。

4、总结

本文详细探讨了Linux内核锁的原子操作，原子操作分为两种：整型变量的原子操作和位原子操作。

整型变量的原子操作：通过ldrex和strex来实现。

位原子操作：通过中断屏蔽来实现。