linux - 锁定每个 CPU 变量

Question

我正在阅读 Robert Love 的 Linux Kernel Development 并试图了解内核同步机制。我试图理解与书中提到的锁定机制相关的一些要点，如下所示-

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“有些情况不需要自旋锁，但确实需要禁用内核抢占。这些情况中最常见的是每个处理器的数据。如果数据对于每个处理器都是唯一的，则可能不需要用一个锁，因为只有那个处理器可以访问数据。如果没有持有自旋锁，内核是抢先的，新调度的任务可能会访问同一个变量。

因此，即使这是一台单处理器计算机，该变量也可以被多个进程伪并发访问。通常，这个变量需要一个自旋锁(以防止多处理机器上的真正并发)。但是，如果这是每个处理器的变量，它可能不需要锁。要解决这个问题，可以通过 preempt_disable() 禁用内核抢占”

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所以在这里考虑一个多处理器系统 -我知道当前进程正在操作 per-cpu 变量时，由于 SMP 可能会安排另一个进程并尝试操作相同的 per-cpu 变量，因此需要禁用抢占，如书中所述。但是我无法理解的一点是，如果我们只禁用内核抢占并且当前进程正在尝试操作 per-cpu 数据并且同时在当前处理器上发生中断并且由于中断没有被禁用，CPU 停止当前任务并开始执行中断处理程序，现在这个处理程序也想操作相同的 per-cpu 变量。那么在这种情况下，变量可能最终包含不一致的数据？

那么这是否意味着如果还从中断处理程序访问 per-cpu 变量，则还需要在当前处理器上禁用中断？

平台:x86 上的 Linux

Answer 1

So considering a multiprocessor system here - I understand that while per-cpu variable is being manipulated by the current process, another process may be scheduled due to SMP and try to manipulate the same per-cpu variable hence the preemption needs to be disabled as explained in the book.

我认为 SMP 在这里没有发挥任何作用，因为变量是每个 cpu 的(不在处理器之间共享)。另一个进程可能会被调度，因为调度程序中断会来，这与 SMP 无关，也可能发生在单处理器系统上。为了避免这种抢占禁用。对于具有CONFIG_PREEMPT_ENABLE 的单处理器系统 linux kernel says spinlock/unlock = preemp disable/enable

So does that mean that the interrupt also needs to be disabled on the current processor if the per-cpu variable is also accessed from interrupt handler ?

是的!对于单处理器系统也是如此。在这种情况下，您应该使用 irqsave API(或等效 API):

spin_lock_irqsave(&xxx_lock, flags);
... critical section here ..
spin_unlock_irqrestore(&xxx_lock, flags);

对于单处理器内核，这个自旋锁将变成本地 irq 启用/禁用。在 SMP 系统中，自旋锁是通过 cmpxchg + irq 禁用/启用实现的实际自旋锁。