为什么禁用中断禁用内核抢占以及spinlock如何禁用抢占

Question

我最近正在阅读 Linux内核开发，我有一些与禁用抢占相关的问题。

1. 在第7章的“中断控制”部分中，它说：

     

   此外，禁用中断还会禁用内核抢占。

   我还从书中读到，在以下情况下可能会发生内核抢占：

     

   当中断处理程序退出时，返回内核空间之前   当内核代码再次成为可抢占时   如果内核中的任务明确调用schedule（）
     如果内核中的任务阻塞（导致调用schedule（））

   但是我无法将禁用中断与这些情况联系起来。

2. 据我所知，自旋锁将使用 preempt_disable（）函数禁用抢占。

   帖子What exactly are "spin-locks"? 表示：

     

   在单核心机器上，自旋锁只是一个“禁用中断”或“引发IRQL”，它会完全阻止线程调度。

   preempt_disable（）是否会通过禁用中断来禁用抢占？

Answer 1

我不是调度大师，但我想解释一下我是如何看待它的。 这里有几件事。

1. preempt_disable（）不会禁用IRQ 。它只会增加thread_info->preempt_count变量。
2. 禁用中断还会禁用抢占，因为调度程序在此之后不起作用 - 但仅限于单CPU计算机上。在SMP上它是不够的，因为当你关闭一个CPU上的中断时，另一个/其他人仍然会异步地做/做某事。
3. Big Lock（意味着 - 关闭所有CPU上的所有中断）正在大大降低系统速度 - 所以这就是为什么它不再使用了。这也是preempt_disable（）不关闭IRQ的原因。

你可以看到什么是preempt_disable（）。试试这个： 1.获得一个旋锁。 2.通话时间表（）

在dmesg中你会看到类似“BUG：schedule while atomic”的内容。当调度程序在原子（非抢先）上下文中检测到您的进程但是它自己调度时，就会发生这种情况。

祝你好运。

Answer 2

在我编写的监视/配置任务的测试内核模块中，我尝试通过以下方式禁用中断：

1 - 使用local_irq_save（）

2 - 使用spin_lock_irqsave（）

3 - 对/ proc / interrupts中的所有IRQ手动disable_irq（）

在所有3个案例中，我仍然可以使用hrtimer来测量时间，即使IRQ被禁用（我正在监视的任务也被抢占）。

我觉得这个怪人很奇怪......我个人期待Sebastian Mountaniol指出的 - ＆gt;没有中断 - 没有时钟。没有时钟 - 没有计时器......

Linux内核2.6.32在单核，单CPU上......任何人都可以有更好的解释吗？

Answer 3

1. preempt_disable()不会禁用中断。但是，它会增加抢占计数器的计数。假设您在代码路径中调用preempt_disable() n次，则抢占将仅在第n个preempt_enable()处启用。
2. 禁用中断以防止抢占：这不是安全的方法。毫无疑问，这将禁用正常的内核抢占，因为不会在系统运行时调用scheduler_tick()（不调用中断处理程序）。但是，如果程序触发了调度功能，则如果未调用preempt_disable()，则会发生抢占。
3. 在Linux中，raw_spin_lock()不会禁用可能导致死锁的本地中断。例如，如果调用了一个中断处理程序试图锁定已经持有的自旋锁，则除非进程本身释放了它，否则将无法执行该操作，因为不会发生中断返回。 因此，最好使用raw_spin_lock_irq()来禁用中断。

Answer 4

禁用中断会禁用某些形式的内核抢占，但是还有其他方式可以发生内核抢占。因此，禁用中断不是防止内核抢占的安全方法。

例如，在禁用中断的情况下，cond_resched（）仍会导致抢占，但如果显式禁用了抢占则不会。

这就是为什么关于第二个问题，自旋锁不使用中断禁用来禁用抢占的原因。他们显式调用preempt_disable（），从而增加preempt_count的数量，并禁用除对schedule（）的显式调用以外的所有可能发生的抢占方式。