linux内核同步机制-RCU（3）

最新推荐文章于 2024-08-16 21:44:02 发布

gnr_123

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分类专栏： linux 文章标签：内核 linux

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/gnr_123/article/details/114783204

本文详细介绍了Linux内核RCU（Read-Copy Update）机制中的CPU如何检测Quiescent State（QS）以及如何上报，同时讨论了Grace Period（GP）的管理。在RCU中，当所有CPU都经历QS，GP结束，从而可以执行内存回收。RCU有不同flavor，如sched、preempt和bh，它们在检测QS和管理GP方面有所不同。通过对关键数据类型如rcu_data的分析，理解了RCU如何在上下文切换、定时检查、软中断处理和解锁时检查QS。RCU的GP状态管理由独立线程控制，确保在所有CPU完成QS后执行内存回收。

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在正式开始之前，我们来回顾两个比较重要的概念，grace period和quiescent state.

grace period的确定在rcu里很重要，它代表了读操作是否完成，也就是是否退出了临界区。在使用rcu时我们约定不允许阻塞（休眠）、切换到用户态和进入idle，并且把这几种不应该出现的状态起了个名字叫quiescent state（静止状态），当一个cpu进入quiescent state我们就认为这个cpu已经退出了临界区，当所有cpu都经历过quiescent state，我们就可以判定grace period结束，可以执行回收内存的操作。

这里的重点是当所有的cpu都经历过quiescent state，我们就可以判定grace period结束.

内核中实现了不止一种flavor的RCU：

sched，不可抢占，即不允许读临界区被抢占；
preempt，可抢占，允许读临界区被抢占，编译内核时需要开启CONFIG_PREEMPT_RCU；
bh，软中断加速，在软中断很多的情况下缩短grace period，例如网络协议栈在接收报文很多的情况下可能大部分时间都在处理软中断，grace period变长，大量内存没有及时回收，如果是恶意攻击，可能导致内存耗尽，因此把执行完软中断也作为退出临界区的标志。

上一篇文章我们知道Tree RCU的命名是由于rcu_node分层分组的构成一个树的形状，在Tree RCU的实现中关键的数据类型不只struct rcu_node，还有rcu_state和rcu_data：