前言
rte_ring是一个无锁队列，无锁队列的出队入队操作是rte_ring实现的关键。因此，本文主要讲解dpdk是怎样使用无锁机制实现rte_ring的多生产者入队操作。
rte_atomic32_cmpset（）称为CAS(compare and set)操作，是无锁队列实现的关键
函数原型
static inline int
rte_atomic32_cmpset(volatile uint32_t *dst, uint32_t exp, uint32_t src)
{
uint8_t res;
asm volatile(
"lock;"
"cmpxchgl %[src], %[dst];"
"sete %[res];"
:[res] "=a"(res), /*output*/
[dst] "=m"(*dst)
:[src] "r"(src), /*input*/
"a" (exp),
"m" (*dst)
:"memory"); /* no-clobber list */
return res;
} //函数的作用是：rte_atomic32_cmpset内部比较dst和exp，如果dst和exp相等，那么把src赋值给dst
便于理解，参数可以重命名一下
static inline int rte_atomic32_cmpset(volatile uint32_t *current, uint32_t old, uint32_t next);
内联汇编的基本格式为：
asm [ volatile ] (
assembler template
[ : output operands ] /* optional */
[ : input operands ] /* optional */
[ : list of clobbered registers ] /* optional */
);
asm： asm为gcc关键字，表示接下来要嵌入汇编代码。为避免keyword asm与程序中其它部分产生命名冲突，gcc还支持__asm__关键字，与asm的作用等价。
volatile： 为可选关键字，表示不需要gcc对下面的汇编代码做任何优化。同样出于避免命名冲突的原因，__volatile__也是gcc支持的与volatile等效的关键字。
assembler template：这部分即我们要嵌入的汇编命令，由于我们是在C语言中内联汇编代码，故需用双引号""将命令括起来，以便gcc以字符串形式将这些命令传给汇编器AS。例如可以写成这样："movl %eax, %ebx"。有时候，汇编命令可能有多个，则通常分多行写，每行的命令都用双引号括起来，命令后紧跟" "之类的分隔符（当然，也可以只用1对双引号将多行命令括起来，从语法来说，两种写法均有效，我们可自行决定用哪种格式来写）。
output operands： 该字段为可选项，用以指明输出操作数，典型的格式为：
: "=a" (out_var)
其中，"=a"指定output operand的应遵守的约束（constraint），out_var为存放指令结果的变量，通常是个C语言变量。
input operands： 该字段为可选项，用以指明输入操作数，其典型格式为：
: "constraints" (in_var)
其中，constraints可以是gcc支持的各种约束方式，in_var通常为C语言提供的输入变量。
list of clobbered registers ： 该字段为可选项，用于列出指令中涉及到的且没出现在output operands字段及input operands字段的那些寄存器。若寄存器被列入clobber-list，则等于是告诉gcc，这些寄存器可能会被内联汇编命令改写。因此，执行内联汇编的过程中，这些寄存器就不会被gcc分配给其它进程或命令使用。
- 我们再来看rte_atomic32_cmpset函数就会清晰很多了
- "lock;"
- > 枷锁，避免多个线程同时执行下面的汇编指令。
- "cmpxchgl %[src], %[dst];"
Cmpxchgl指令有三个操作数，dst、src和eax寄存器，执行结果会影响dst和ZF标志位。
指令将dst和eax里的值比较，如果相同，将src里的值赋给dst，同时ZF置位。
Eax寄存器的在c语言掉用汇编的时候，函数入参exp赋给寄存器eax。
那么cmpxchgl实际执行的就是，比较exp(也就是eax)与 dst的值，如果相等，那么将src的值赋值给dst
"sete %[res];"
sete这个命令，是set+equeal，就是上面Cmpxchgl比较结果如果相等，则set ZF，并把值赋给res
入参属性：
1、[src] "r" (src),
Src是个寄存器变量（普通register，也就是eax，ebx，ecx，edx，esi，edi中的一个）
2、"a" (exp),
exp是个寄存器变量，它的值在c语言调用汇编时候，“a”表示的是（eax寄存器），通过这个标识，将exp放在eax寄存器里。
如果eax已经被使用，eax的原来的值会先push到堆栈里，执行完汇编后，再push到eax里。
3、"m" (*dst)
入参dst是个memory变量
出参属性
1、[res] "=a" (res),
汇编函数返回的值
[dst] "=m" (*dst)
dst是个内存变量，这个变量被volatile修饰，是从内存读取的，不是寄存器或者cache缓存的。不想借助于任何寄存器。
常用的寄存器约束的缩写:
- r:I/O,表示使用一个通用寄存器,由GCC在%eax/%ax/%al、%ebx/%bx/%bl、%ecx/%cx/%cl、%edx/%dx/%dl中选取一个GCC认为是合适的;
- q:I/O,表示使用一个通用寄存器,与r的意义相同;
- g:I/O,表示使用寄存器或内存地址;
- m:I/O,表示使用内存地址;
- a:I/O,表示使用%eax/%ax/%al;
- b:I/O,表示使用%ebx/%bx/%bl;
- c:I/O,表示使用%ecx/%cx/%cl;
- d:I/O,表示使用%edx/%dx/%dl;
- D:I/O,表示使用%edi/%di;
- S:I/O,表示使用%esi/%si;
- f:I/O,表示使用浮点寄存器;
- t:I/O,表示使用第一个浮点寄存器;
- u:I/O,表示使用第二个浮点寄存器;
- A:I/O,表示把%eax与%edx组合成一个64位的整数值;
- o:I/O,表示使用一个内存位置的偏移量;
- V:I/O,表示仅仅使用一个直接内存位置;
- i:I/O,表示使用一个整数类型的立即数;
- n:I/O,表示使用一个带有已知整数值的立即数;
- F:I/O,表示使用一个浮点类型的立即数;
测试rte_atomic32_cmpset 函数
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdint.h>
#include <pthread.h>
static inline int
rte_atomic32_cmpset(volatile uint32_t *dst, uint32_t exp, uint32_t src)
{
uint8_t res;
asm volatile(
"lock;"
"cmpxchgl %[src], %[dst];"
"sete %[res];"
:[res] "=a"(res), /*output*/
[dst] "=m"(*dst)
:[src] "r"(src), /*input*/
"a" (exp),
"m" (*dst)
:"memory"); /* no-clobber list */
return res;
}
volatile uint32_t sum = 0;
void *func()
{
uint32_t last_sum = 0;
for(int i = 0; i < 100000; i++)
{
while(!rte_atomic32_cmpset(&sum, last_sum, last_sum + 1))
{
last_sum = sum;
}
}
}
int main()
{
pthread_t pid1, pid2;
pthread_create(&pid1, NULL, func, NULL);
pthread_create(&pid2, NULL, func, NULL);
pthread_join(pid1, NULL);
pthread_join(pid2, NULL);
printf("sum = %d
", sum);
return 0;
}
编译时加上 -lpthread