ULK3 学习笔记（五）

CHAPTER 5 KERNEL SYNCHRONIZATION

underscore

vt.

划线于...下, 强调

n.

底线

 

drastic

adj.

激烈的, (药性等)猛烈的

 

内核不会一直顺序的进行，它会交错的运行，因此会产生race condition，所以需要一定的同步技术。Synchronization

  内核是怎样以交错的顺序执行的，请参看p189

  抢占式内核

  Planned process switch 和 forced process switch

  在非抢占式内核条件下，在内核态是不允许进程切换的。（必须切换回user mode）

  使用抢占式内核的主要原因就是为了减少dispatch latency，就是进程变成runnable到真正的运行之间的时间。

  2.6的linux是抢占式的。2.4就不是了？

  如果thread_info里面的preempt_count大于0，那么抢占式就被禁止了。

  有三种条件会使他禁止： 1 内核在运行中断服务程序。2 defferable func 被禁止 3 内核可抢占的功能直接被禁止。

  在中断已经发生的情况下，内核里面的data structure如何实现不会被同时访问？：关中断来实现critical region，这时候就不能产生中断嵌套，所以就不会出现同时被访。

  在系统调用的情况下，如果data structure被同时访问，那么在single processor情况下，可以简单的将preemption禁止就可以了。

  有很多种关于kernel同步的操作。

  1 per_CPU variables 2 atomic operations 3 optimization and memory barriers 4 spin locks 5 read-copy update（RCU）6 semaphores 7 local interrupt disabling 8 disabling and enabling deferrable functions  这些具体的primitives请参看p194开始。

  2 atomic operation ：汇编语言里有一种操作是read-modify-write的，就是同时读出old val，然后写入new val。汇编语言里面可实现这种操作， 在c语言里面，有一种特殊的数据结构叫做atomic_t。

  4 spin locks ： 它是为多处理器设计的。一个处理器在一个关键区域的时候，另一个处理区会进入忙等待，就是一直开这把锁，直到打开。不过在spin状态下，还是可以抢占这个进程。

  6 semaphores ： linux里面有两种信号量。一种是内核的信号量，用在内核控制路径中。另一种是SYSV 里面的IPC 的信号量，用在user mode process。信号量使用的时候会使相应的进程挂起，所以中断服务和defferable function不能用信号量。因为中断不能被睡眠。

  Semaphore结构里面包含：count， wait， sleepers

  Count 就是信号量

  Wait  就是挂起的wait_queue

  Sleepers 说明当前有无被挂起的进程。

 Up（） down（） 用来设定和释放信号量。

  Down（）可能会引起进程的状态改变。TASK_RUNNING到TASK_UNINTERRUPTIBLE,并把进程加入到等待队列。

  所以在执行down（）的时候，有几种情况发生。参看p211

  中断和异常不能用down（），因为决不能被挂起。

  还有一种down_interruptible（），这种被设备驱动广泛应用。在没有获得信号量的时候直接忽略操作。不确定是不是这样。。。

  7 local interrupt disabling ：关中断来实现进入critical region。