c - 如果需要调用copy_to_user，如何使用自旋锁？

Question

我写了一个小驱动程序来读取一些数据并将其提供给用户。我的驱动程序可以被多个应用程序使用，即它是一个可重入驱动程序，因此使用了自旋锁。但我发现 copy_to_user 不应在持有自旋锁的情况下调用。以下代码中的char_device_buf为共享数据；我必须保护它。除了互斥之外，是否有任何机制可以使用自旋锁并使用 copy_to_user？

static ssize_t char_dev_read(struct file *file,
                                char *buf,
                                size_t lbuf,
                                loff_t *ppos)
    {
            int maxbytes; /* number of bytes from ppos to MAX_LENGTH */
            int bytes_to_do; /* number of bytes to read */
            int nbytes; /* number of bytes actually read */

            maxbytes = MAX_LENGTH - *ppos;

            if( maxbytes > lbuf ) bytes_to_do = lbuf;
            else bytes_to_do = maxbytes;

            if( bytes_to_do == 0 ) {
                    printk("Reached end of device\n");
                    return -ENOSPC; /* Causes read() to return EOF */
            }

       /* Tesing for accidental release */
    //              accidental_release(); 

            printk(KERN_DEBUG "READER: trying for critical region lock \n");

            spin_lock(&myspin);/*begin of critical region */

                    printk(KERN_DEBUG "READER : acquired lock: executing critical code\n");
                    nbytes = bytes_to_do -
                             copy_to_user( buf, /* to */
                                           char_device_buf + *ppos, /* from */
                                           bytes_to_do ); /* how many bytes */


            spin_unlock(&myspin); /* end of critical region */
            *ppos += nbytes;
            return nbytes;
    }

Answer 1

copy_{to,from}_user 不应在自旋锁内使用的原因是这些函数可以休眠。想象一下这个场景(在单处理器机器上):

1. 进程 A mmap()编辑了一个文件
2. 该过程调用您的驱动程序提供到该 mmap()ed 区域的地址
3. 您的代码运行、锁定，然后 copy_to_user 导致该地址出现页面错误 - 内存不存在，因此该进程进入休眠状态，直到数据来自磁盘。
4. 内核调度进程 B，它以同样的方式调用你的驱动程序。
5. 死锁 - 进程 A 正在等待 IO 在锁内返回，但不会被调度，因为 B 正在占用 CPU 等待同一个锁被解锁。

除非 100% 保证 copy_{to,from}_user 不会导致段错误，否则您不能使用自旋锁，但必须使用 sleep lock 而不是，例如'mutex_lock'。 sleep 锁将控制权交给调度程序，而自旋锁则不会。