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標題: Linux內(nèi)核中在自旋鎖，信號量及中斷禁止之間的選擇 [打印本頁]

作者: zhanglong71 時間: 2011-06-16 19:35
標題: Linux內(nèi)核中在自旋鎖，信號量及中斷禁止之間的選擇
ULK3 第五章　中的　“在自旋鎖，信號量及中斷禁止之間的選擇”粗略歸納了下，希望能與大家一起紙上談兵。加深認識。

Linux內(nèi)核中在自旋鎖，信號量及中斷禁止之間的選擇

一.linux內(nèi)核控制路徑的三種執(zhí)行環(huán)境：
1>中斷
中斷的頂半部分，也就是用request_irq注冊的中斷例程
處中斷上下文，不可睡眠
2>可延遲函數(shù)(軟中斷及基于軟中斷實現(xiàn)的其它處理函數(shù)，如tasklet, 定時器等)
被中斷的頂半部分觸發(fā)，并在稍后時間內(nèi)執(zhí)行的例程。
處中斷上下文，不可睡眠

一般是:
由open_softirq注冊，在中斷處理中由raise_softirq觸發(fā)的函數(shù)。
由tasklet_init初始化，在中斷處理中由tasklet_schedule調(diào)度的函數(shù)。

3>異常
典型是系統(tǒng)調(diào)用(內(nèi)核線程也算吧)。
處進程上下文，可睡眠

中斷，異常及可延遲函數(shù)之間對cpu的爭奪：
1>中斷處理程序可以搶占其它中斷處理程序
2>中斷處理程序可以搶占異常
3>中斷處理程序可以搶占可延遲函數(shù)

4>中斷處理程序在退出前觸發(fā)可延遲函數(shù)。
5>一個可延遲函數(shù)不能搶占中斷處理程序。
6>一個可延遲函數(shù)不能搶占另一個可延遲函數(shù)。
7>相同類型的軟中斷可以并發(fā)的運行在多個cpu上
8>相同類型的tasklet只能被串行的執(zhí)行，不同類型的tasklet可以在幾個cpu上并發(fā)執(zhí)行。tasklet基于軟中斷而實現(xiàn)(可視為加入約束的軟中斷?)。
9>軟中斷始終在觸發(fā)它的同一個cpu上執(zhí)行，tasklet也是。

10>異常不能搶占中斷，不能搶占可延遲函數(shù)，不能搶占異常(缺頁不在考慮之中)

二.自信號旋鎖，信號量及關中斷的之間的……
自旋鎖：在竟爭條件下，反復執(zhí)行緊湊的循環(huán)指令，直到鎖被釋放。防止多cpu間的竟爭。
信號量：在竟爭條件下，不允許內(nèi)核控制路徑繼續(xù)進行，相應的進程被掛起。因此中斷處理，和可延遲函數(shù)都不能使用信號量。
關中斷：禁用本地中斷。關中斷都是為了防止同一cpu下的中斷搶占，關本地中斷后，可延遲函數(shù)也被禁止了。

三.Linux內(nèi)核中在自旋鎖，信號量及中斷禁止之間的選擇

3.1僅異常時的數(shù)據(jù)訪問保護
1>單處理器：此時的CPU運行在內(nèi)核態(tài)為用戶進程提供服務。此竟爭條件可通過信號量避免。
2>多處理器：與單處理器環(huán)境時相同

3>訪問per-cpu變量時，要禁用搶占。

3.2僅中斷時的數(shù)據(jù)訪問保護
單處理器
1>只有一個中斷的“上半部分”訪問時，中斷都相對自己串行地執(zhí)行，無需同步。
2>多個中斷的“上半部分”訪問時，要關中斷。
多處理器
3>只有一個中斷的“上半部分”訪問時，中斷都相對自己串行地執(zhí)行，無需保護。
4>多個中斷可訪問時，要關中斷，并加上自旋鎖。

3.3僅可延遲函數(shù)(軟中斷和tasklet)中的數(shù)據(jù)訪問保護
單處理器
1>上不存在競爭問題
多處理器
2>軟中斷訪問的數(shù)據(jù)使用自旋鎖，防止多cpu竟爭
3>僅由一種tasklet訪問的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不需要保護
4>被多種tasklet訪問需要用自旋鎖保護

3.4.異常和中斷時的數(shù)據(jù)訪問保護(只考慮一種中斷與一種異常)
單處理器
1>在異常的訪問中關閉中斷；中斷的訪問中不需要保護
多處理器
2>在異常的訪問中關閉本地中斷，并加上自旋鎖；中斷的訪問中加上自旋鎖即可(可用緊循環(huán)和down_trylock代替自旋的功能)

3.5.異常和可延遲函數(shù)中的數(shù)據(jù)訪問保護(只考慮一種異常與一種可延遲函數(shù))
單處理器
1>在異常訪問中關閉中斷(禁止可延遲函數(shù)更合適)；可延遲函數(shù)無需保護
多處理器
2>在異常訪問中關閉中斷(禁止可延遲函數(shù)更合適)并加上自旋鎖；可延遲函數(shù)加上自旋鎖

3.6.中斷和可延遲函數(shù)中的數(shù)據(jù)訪問保護(只考慮一種中斷與一種可延遲函數(shù))
單處理器
1>可延遲函數(shù)訪問中關閉中斷；中斷的訪問中不需要保護
多處理器
2>可延遲函數(shù)訪問中關閉中斷，并加上自旋鎖；中斷的訪問中加上自旋鎖

3.7.異常，中斷和可延遲函數(shù)中的數(shù)據(jù)訪問保護(只考慮一種中斷一種可延遲函數(shù)一種異常)
單處理器
1>在異常訪問中關閉中斷；可延遲函數(shù)訪問中關閉中斷；中斷的訪問中不需要保護
多處理器
2>在異常訪問中關閉中斷并加上自旋鎖；可延遲函數(shù)訪問中關閉中斷并加上自旋鎖；中斷的訪問中加上自旋鎖

其它的場景都可看作以上場景的組合
如：異常，中斷和可延遲函數(shù)中的數(shù)據(jù)訪問保護�？煽醋髦袛嗪涂裳舆t函數(shù)，中斷和異常的組合。可同時使用相應的保護方式。

作者: Godbach 時間: 2011-06-17 12:28
感謝 LZ 分析

作者: 瀚海書香 時間: 2011-06-19 16:49
本帖最后由瀚海書香于 2011-06-19 16:51 編輯

大家可以結(jié)合帖子http://72891.cn/viewthread.php?tid=2016217，加深一下對內(nèi)核同步的理解。

作者: phoxia 時間: 2011-06-20 09:38
不錯，學習了

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