RCU 原理（ kernel 2.6 ）

sunorr

               
RCU(Read-Copy
Update)，顧名思義就是讀-拷貝修改，它是基于其原理命名的。對于被RCU保護(hù)的共享數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，讀者不需要獲得任何鎖就可以訪問它，但寫者在訪問它
時首先拷貝一個副本，然后對副本進(jìn)行修改，最后使用一個回調(diào)（callback）機(jī)制在適當(dāng)?shù)臅r機(jī)把指向原來數(shù)據(jù)的指針重新指向新的被修改的數(shù)據(jù)。這個時
機(jī)就是所有引用該數(shù)據(jù)的CPU都退出對共享數(shù)據(jù)的操作。
因此RCU實(shí)際上是一種改進(jìn)的rwlock，讀者幾乎沒有什么同步開銷，它不需要鎖，不使用原子指令，而且在除
alpha的所有架構(gòu)上也不需要內(nèi)存 柵（Memory
Barrier），因此不會導(dǎo)致鎖競爭，內(nèi)存延遲以及流水線停滯。不需要鎖也使得使用更容易，因?yàn)樗梨i問題就不需要考慮了。寫者的同步開銷比較大，它需要
延遲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的釋放，復(fù)制被修改的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它也必須使用某種鎖機(jī)制同步并行的其它寫者的修改操作。讀者必須提供一個信號給寫者以便寫者能夠確定數(shù)據(jù)可以
被安全地釋放或修改的時機(jī)。有一個專門的垃圾收集器來探測讀者的信號，一旦所有的讀者都已經(jīng)發(fā)送信號告知它們都不在使用被RCU保護(hù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，垃圾收集
器就調(diào)用回調(diào)函數(shù)完成最后的數(shù)據(jù)釋放或修改操作。
RCU與rwlock的不同之處是：它既允許多個讀者同時訪問被保護(hù)的數(shù)據(jù)，又允許多個讀者和多個寫者同時訪問被保護(hù)的數(shù)據(jù)（注意：是否可以有多個寫者并
行訪問取決于寫者之間使用的同步機(jī)制），讀者沒有任何同步開銷，而寫者的同步開銷則取決于使用的寫者間同步機(jī)制。但RCU不能替代rwlock，因?yàn)槿绻?br /> 寫比較多時，對讀者的性能提高不能彌補(bǔ)寫者導(dǎo)致的損失。
讀者在訪問被RCU保護(hù)的共享數(shù)據(jù)期間不能被阻塞，這是RCU機(jī)制得以實(shí)現(xiàn)的一個基本前提，也就說當(dāng)讀者在引用被
RCU保護(hù)的共享數(shù)據(jù)期間，讀者所
在的CPU不能發(fā)生上下文切換，spinlock和rwlock都需要這樣的前提。寫者在訪問被RCU保護(hù)的共享數(shù)據(jù)時不需要和讀者競爭任何鎖，只有在有
多于一個寫者的情況下需要獲得某種鎖以與其他寫者同步。寫者修改數(shù)據(jù)前首先拷貝一個被修改元素的副本，然后在副本上進(jìn)行修改，修改完畢后它向垃圾回收器注
冊一個回調(diào)函數(shù)以便在適當(dāng)?shù)臅r機(jī)執(zhí)行真正的修改操作。等待適當(dāng)時機(jī)的這一時期稱為grace
period，而CPU發(fā)生了上下文切換稱為經(jīng)歷一個quiescent state，grace
period就是所有CPU都經(jīng)歷一次quiescent state所需要的等待的時間。垃圾收集器就是在grace
period之后調(diào)用寫者注冊的回調(diào)函數(shù)來完成真正的數(shù)據(jù)修改或數(shù)據(jù)釋放操作的。
               
               
               
               
               

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