Linux中的RCU机制的原理

基本原理

RCU的基本思想是这样的：先创建一个旧数据的copy，然后writer更新这个copy，最后再用新的数据替换掉旧的数据。这样讲似乎比较抽象，那么结合一个实例来看或许会更加直观。

假设有一个单向链表，其中包含一个由指针p指向的节点：

现在，我们要使用RCU机制来更新这个节点的数据，那么首先需要分配一段新的内存空间（由指针q指向），用于存放这个copy。

然后将p指向的节点数据，以及它和下一节点[11, 4, 8]的关系，都完整地copy到q指向的内存区域中。

接下来，writer会修改这个copy中的数据（将[5, 6, 7]修改为[5, 2, 3]）。

修改完成之后，writer就可以将这个更新“发布”了（publish），对于reader来说就“可见”了。因此，pubulish之后才开始读取操作的reader（比如读节点[1, 2, 3]的下一个节点），得到的就是新的数据[5, 2, 3]（图中红色边框表示有reader在引用）。

而在publish之前就开始读取操作的reader则不受影响，依然使用旧的数据[5, 6, 7]。

等到所有引用旧数据区的reader都完成了相关操作，writer才会释放由p指向的内存区域。

可见，在此期间，reader如果读取这个节点的数据，得到的要么全是旧的数据，要么全是新的数据，反正不会是「半新半旧」的数据，数据的一致性是可以保证的。重要的是，RCU中的reader不用像rwlock中的reader那样，在writer操作期间必须spin等待了。

RCU的全称是"read copy update"，可以这样来理解：read和进行copy的线程并行，目的是为了update。好像有点"copy on write"的意思？反正有人觉得RCU的命名不够准确，宁愿叫它"publish protocol"（比如 Fedor Pikus）。不管怎样，RCU的命名已经成了业界默认的，我们还是就叫它RCU吧。