kernel内核锁 完全解析

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1、KernelLocking中文版UnreliableGuideToLockingRustyRussell翻译：albcamusCopyright©2003RustyRussellThisdocumentationisfreesoftware;youcanredistributeitand/ormodifyitunderthetermsoftheGNUGeneralPublicLicenseaspublishedbytheFreeSoftwareFoundation;eitherve

2、rsion2oftheLicense,or(atyouroption)anylaterversion.Thisprogramisdistributedinthehopethatitwillbeuseful,butWITHOUTANYWARRANTY;withouteventheimpliedwarrantyofMERCHANTABILITYorFITNESSFORAPARTICULARPURPOSE.SeetheGNUGeneralPublicLicenseformoredetails.YoushouldhavereceivedacopyoftheGNUGene

3、ralPublicLicensealongwiththisprogram;ifnot,writetotheFreeSoftwareFoundation,Inc.,59TemplePlace,Suite330,Boston,MA02111-1307USAFormoredetailsseethefileCOPYINGinthesourcedistributionofLinux.第1章.介绍欢迎进入Rusty优秀的《UnreliableGuidetoKernelLocking》细节。本文档描述了Linux2.6内核的锁系统。随着Linux内核引入了超线程与抢占,每一个

4、Hacking内核的人都应该了解并发性与为SMP加锁的基础知识。第2章.并发带来的问题(如果你已知道并发是什么，请略过本章).在一个普通的程序里，你可以这样为一个计数器增加计数：very_important_count++;下面是你期望的结果：Table2-1.期望的结果实例1实例2读very_important_count(5)加1(6)写回very_important_count(6)读very_important_count(6)加1(7)写回very_important_count(7)事情还可能这样发生：Table2-2.可能的结果实例1实例2读ver

5、y_important_count(5)读very_important_count(5)加1(6)加1(6)写回very_important_count(6)写回very_important_count(6)2.1.竞态条件与临界区这种情况，结果依赖于多个任务的相对执行顺序，叫做竞态条件。包含并发问题的代码，叫做临界区。尤其是Linux开始支持SMP机器以来，竞态条件和临界区就成为内核设计与实现的主要问题。抢占具有相同的影响，即使只有一个CPU也是这样的：抢占了正在临界区中执行的任务，我们就重现了上面描述的情况。在这种情况下，抢占了其他代码的线程必须在它的临界区

6、独自运行（排斥其它线程）。解决的方法是：认识到何时会发生同时访问，使用锁来保证在任意时刻只有一个实例能够进入临界区。在Linux内核中有很多友好的原语(primitives)来帮助你做到这点──也有不友好的原语，但我将当作它们并不存在。第3章.在Linux内核中加锁我多么希望能给你一句忠告：不要与比你更不理性的人同眠；而如果是关于锁的忠告，我会这样给出：保持简单。不要试图引入新类型的锁。真是够奇怪的，最后一条竟然恰恰与我的忠告相反──因为这时你已经与不理性的人同眠了，你需要考虑弄只看门狗。（译者案：Watchdog是一种以NMI方式检查CPU死锁的机制）3.1.

7、两种主要类型的锁：自旋锁与信号量内核中主要有两种类型的锁。最基本的类型是自旋锁(include/asm/spinlock.h)，它只允许一个持有者；如果你获取自旋锁时不成功，你将一直在自旋中尝试获得它，直到成功。自旋锁又小又快，可以在任何地方使用。第二种类型是信号量(include/asm/spinlock.h)，它可以在任何时刻被多个持有者同时持有(允许的持有者的数量是在信号量初试化时规定的)，但是在通常情况下信号量只允许一个持有者(这时它也叫互斥锁，mutex)。如果你获取信号量时不成功，任务就会把自身放到一个队列中睡眠，一直到信号量被释放时才被唤醒。这意味

8、着在你等待的时候，CPU