从spin_lock到spin_lock_irqsave
2012-12-29 13:46
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从spin_lock到spin_lock_irqsave
Spinlock的目的是用来同步SMP中会被多个CPU同时存取的变量。在Linux中,普通的spinlock由于不带额外的语义,是用起来反而要非 常小心。 在Linux kernel中执行的代码大体分normal和interrupt context两种。tasklet/softirq可以归为normal因为他们可以进入等待Spinlock的目的是用来同步SMP中会被多个CPU同时存取的变量。在Linux中,普通的spinlock由于不带额外的语义,是用起来反而要非常小心。在Linux kernel中执行的代码大体分normal和interrupt context两种。tasklet/softirq可以归为normal因为他们可以进入等待;nested interrupt是interrupt context的一种特殊情况,当然也是interrupt context。Normal级别可以被interrupt抢断,interrupt会被另一个interrupt抢断,但不会被normal中断。各个 interrupt之间没有优先级关系,只要有可能,每个interrupt都会被其他interrupt中断。
我们先考虑单CPU的情况。在这样情况下,不管在什么执行级别,我们只要简单地把CPU的中断关掉就可以达到独占处理的目的。从这个角度来说,spinlock的实现简单地令人乍舌:cli/sti。只要这样,我们就关闭了preemption带来的复杂之门。
单CPU的情况很简单,多CPU就不那么简单了。单纯地关掉当前CPU的中断并不会给我们带来好运。当我们的代码存取一个shared variable时,另一颗CPU随时会把数据改得面目全非。我们需要有手段通知它(或它们,你知道我的意思)——spinlock正为此设。这个例子是 我们的第一次尝试:
extern spinlock_t lock; // ... spin_lock(&lock); // do something spin_unlock(&lock);他能正常工作吗?答案是有可能。在某些情况下,这段代码可以正常工作,但想一想会不会发生这样的事:
// in normal run level extern spinlock_t lock; // ... spin_lock(&lock); // do something // interrupted by IRQ ... // in IRQ extern spinlock_t lock; spin_lock(&lock);喔,我们在normal级别下获得了一个spinlock,正当我们想做什么的时候,我们被interrupt打断了,CPU转而执行interrupt level的代码,它也想获得这个lock,于是“死锁”发生了!解决方法很简单,看看我们第二次尝试:
extern spinlock_t lock; // ... cli; // disable interrupt on current CPU spin_lock(&lock); // do something spin_unlock(&lock); sti; // enable interrupt on current CPU在获得spinlock之前,我们先把当前CPU的中断禁止掉,然后获得一个lock;在释放lock之后再把中断打开。这样,我们就防止了死锁。事实上,Linux提供了一个更为快捷的方式来实现这个功能:
extern spinlock_t lock; // ... spin_lock_irq(&lock); // do something spin_unlock_irq(&lock);如果没有nested interrupt,所有这一切都很好。加上nested interrupt,我们再来看看这个例子:
// code 1extern spinlock_t lock; // ... spin_lock_irq(&lock); // do something spin_unlock_irq(&lock);// code 2extern spinlock_t lock; // ... spin_lock_irq(&lock); // do something spin_unlock_irq(&lock);Code 1和code 2都运行在interrupt context下,由于中断可以嵌套执行,我们很容易就可以想到这样的运行次序:
Code 1 | Code 2 |
---|---|
extern spinlock_t lock;// ...spin_lock_irq(&lock); | |
extern spinlock_t lock;// ...spin_lock_irq(&lock);// do something | |
spin_unlock_irq(&lock); | |
// do somethingspin_unlock_irq(&lock); |
解决方法是我们在每次关闭中断前纪录当前中断的状态,然后恢复它而不是直接把中断打开。
unsigned long flags; local_irq_save(flags); spin_lock(&lock); // do something spin_unlock(&lock); local_irq_restore(flags);Linux同样提供了更为简便的方式:
unsigned long flags; spin_lock_irqsave(&lock, flags); // do something spin_unlock_irqrestore(&lock, flags);
http://blog.sina.com.cn/s/blog_458d6ed5010110hv.html
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