对linux rcu机制的理解

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1、对linuxrcu机制的理解RCU（Read-copyupdate）锁机制是kernel2.6的重大进步，使用rcu可以获得比使用rwlock更高的性能，而且代码简单，不易死锁。Linux文档如下描述：SothetypicalRCUupdatesequencegoessomethinglikethefollowing:a.Removepointerstoadatastructure,sothatsubsequentreaderscannotgainareferencetoit.b.WaitforallpreviousreaderstocompletetheirRCUread-sidec

2、riticalsections.c.Atthispoint,therecannotbeanyreaderswhoholdreferencestothedatastructure,soitnowmaysafelybereclaimed(e.g.,kfree()d).如上所述，RCU原理其实很简单，现在假设你自己要实现一个基于rcu原理的模型。假定cpu处理报文的过程是原子的，这样可以认为处理完一个报文就经过了一个quiescentstate，RCU引用的过时数据就可以释放了。接收报文开始进入一个新的周期，当发送报文后，标记一个周期的结束。假设有8个cpu，轮流处理报文，而报文处理依赖的信

3、息存储在共享内存中。那末，现在的问题是：请用rcu机制实现共享内存的释放。假设所有的cpu处理一个报文结束，就代表一个graceperiod(因为只有处理报文时才会使用共享内存)，即每个cpu都经过了一个quiscentstate.那么现在就有三个问题：1．如何确定所有的cpu都经过了一个quiscentstate?2．在rcu处理时，如何保证别的cpu不对要释放的数据操作？3．在rcu处理后，如何开启和判断下一个rcu周期？带着这三个问题，我们可以看一下linux是如何实现rcu机制的。以下的分析是基于linux-2.6.27代码：Rcu有两个重要的数据结构：/*Globalcont

4、rolvariablesforrcupdatecallbackmechanism.*/structrcu_ctrlblk{longcur;/*Currentbatchnumber.*/longcompleted;/*Numberofthelastcompletedbatch*/intnext_pending;/*Isthenextbatchalreadywaiting?*/intsignaled;spinlock_tlock____cacheline_internodealigned_in_smp;cpumask_tcpumask;/*CPUsthatneedtoswitchinord

5、er*//*forcurrentbatchtoproceed.*/}____cacheline_internodealigned_in_smp;上述结构是rcu全局控制结构structrcu_data{/*1)quiescentstatehandling:*/longquiescbatch;/*Batch#forgraceperiod*/intpassed_quiesc;/*User-mode/idleloopetc.*/intqs_pending;/*corewaitsforquiescstate*//*2)batchhandling*/longbatch;/*Batch#forcu

6、rrentRCUbatch*/structrcu_head*nxtlist;structrcu_head**nxttail;longqlen;/*#ofqueuedcallbacks*/structrcu_head*curlist;structrcu_head**curtail;structrcu_head*donelist;structrcu_head**donetail;longblimit;/*Upperlimitonaprocessedbatch*/intcpu;structrcu_headbarrier;};上述结构是每个cpu用的rcu数据结构。DECLARE_PER_CP

7、U(structrcu_data,rcu_data);staticstructrcu_ctrlblkrcu_ctrlblk={.cur=-300,.completed=-300,.lock=__SPIN_LOCK_UNLOCKED(&rcu_ctrlblk.lock),.cpumask=CPU_MASK_NONE,};Linux在rcu代码中声明了两个全局变量，一个是rcu_data，每个cpu一个；一个是rcu_ctrlblk，全局一个。Li