Question

我正在阅读Robert Love的Linux Kernel Development，并试图了解内核同步机制。我试图理解与书中提到的锁定机制有关的一些要点-

”某些情况不需要自旋锁，但确实需要禁用内核抢占。这些情况中最常见的是每个处理器的数据。如果数据对于每个处理器都是唯一的，则可能不需要使用一个锁，因为只有一个处理器可以访问数据。如果没有旋转锁，则内核是抢占式的，新调度的任务可能会访问该变量。

因此，即使这是一台单处理器计算机，也可以通过多个进程伪并行访问该变量。通常，此变量需要自旋锁（以防止在多处理机上真正并发）。但是，如果这是每个处理器的变量，则可能不需要锁定。要解决此问题，可以通过preempt_disable（）“

禁用内核抢占。

所以在这里考虑一个多处理器系统- 我了解到，虽然当前进程正在操纵每个cpu变量，但由于SMP可能会安排另一个进程，并尝试操纵相同的每个cpu变量，因此，如书中所述，需要禁用抢占。但是我无法理解的一点是，如果我们仅禁用内核抢占，并且当前进程正在尝试操纵每个CPU数据，并且同时在当前处理器上发生了中断，并且由于该中断尚未被处理，该怎么办？禁用后，CPU停止当前任务并开始执行中断处理程序。现在，该处理程序还希望操作相同的per-cpu变量。那么在这种情况下，变量可能最终包含不一致的数据？

那么这是否意味着如果还可以从中断处理程序访问per-cpu变量，则还需要在当前处理器上禁用该中断？

平台：x86上的Linux

Answer 1

所以在这里考虑一个多处理器系统-我知道 per-cpu变量正在由当前进程操纵，另一个 SMP可能会安排进程，并尝试对其进行操作每个cpu变量，因此需要禁用抢占功能，因为在书中解释。

我认为SMP在这里没有发挥任何作用，因为变量是按CPU分配的（在处理器之间不共享）。由于调度程序中断将会到来，而与SMP无关，并且可能在单处理器系统上发生，因此可能会推迟另一个进程。为了避免这种抢占，请使用禁用功能。对于具有 CONFIG_PREEMPT_ENABLE linux kernel says spinlock/unlock = preemp disable/enable

的单处理器系统

这是否意味着该中断也需要在当前处理器，如果还可以从以下位置访问per-cpu变量中断处理程序？

是的！对于单处理器系统也是如此。在这种情况下，您应该使用irqsave API（或等效方法）：

spin_lock_irqsave(&xxx_lock, flags);
... critical section here ..
spin_unlock_irqrestore(&xxx_lock, flags);

对于单处理器内核，此自旋锁将变为本地irq启用/禁用。在SMP系统中，自旋锁是通过cmpxchg + irq禁用/启用实现的实际自旋锁。

Answer 2

对于多处理器系统和保护 percpu 变量，我们可以禁用抢占并执行 local_irq_save。这样我们就可以避免使用自旋锁。自旋锁需要跨多个 CPU 的原子性。对于每个 cpu 变量，不需要它。

local_irq_save(flags);
preempt_disable();
-- Modify the percpu variable
preempt_enable(); 
local_irq_restore(flags);

使用此代码，其他 CPU 可以并行工作。没有一个 CPU 旋转。

如果我们使用自旋锁，那么我们修改一个原子变量，其他 CPU 也来了，如果获取自旋锁，它必须等待/自旋。

锁定每个CPU变量

2 个答案: