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Linux RCU 机制详解

1、简介： RCU（Read-Copy Update）是数据同步的一种方式，在当前的Linux内核中发挥着重要的作用。...RCU主要针对的数据对象是链表，目的是提高遍历读取数据的效率，为了达到目的使用RCU机制读取数据的时候不对链表进行耗时的加锁操作。...3、相应资料： Linux内核源码当中,关于RCU的文档比较齐全，你可以在 /Documentation/RCU/ 目录下找到这些文件。 Paul E....McKenney 是内核中RCU源码的主要实现者，他也写了很多RCU方面的文章。他把这些文章和一些关于RCU的论文的链接整理到了一起。...rcu_assign_pointer(p, v) \ 2 __rcu_assign_pointer((p), (v), __rcu) 1 #define RCU_INIT_POINTER(p,

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【Linux 内核内存管理】RCU 机制 ② ( RCU 机制适用场景 | RCU 机制特点 | 使用 RCU 机制保护链表 )

文章目录一、RCU 机制适用场景二、RCU 机制特点三、使用 RCU 机制保护链表一、RCU 机制适用场景 ---- 在上一篇博客【Linux 内核内存管理】RCU 机制 ① ( RCU 机制简介...| RCU 机制的优势与弊端 | RCU 机制的链表应用场景 ) 中 , 分析了 RCU 机制的优势与弊端 ; 优势 : RCU 的优势是 " 读者 " ( 读取共享数据的线程 ) 不需要承担同步开销..." ( 读取共享数据的线程 ) 性能要求高的场景 ; 二、RCU 机制特点 ---- RCU 机制只能保护 " 动态分配 “ 的 ” 共享数据结构 " , 该共享数据必须通过指针访问 , 这里的...) 性能要求很高 ; 三、使用 RCU 机制保护链表 ---- RCU 机制除了保护普通指针指向的数据之外 , 还可以用于保护 " 链表 " 数据结构 ; Linux 内核中 , 提供了一系列的...标准函数 , 可以使用 " RCU 机制 " 保护 " 双链表 " ; 标准链表元素 : 使用 RCU 机制保护的链表 , 链表中的标准元素 , 仍然可以使用 ; 标准函数 RCU 变体

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【Linux 内核内存管理】RCU 机制 ③ ( RCU 模式下添加链表项 list_add_rcu 函数 | RCU 模式下删除链表项 list_del_rcu 函数 )

- 在 Linux 源码 linux-5.6.18\include\linux\rculist.h 头文件中定义的就是 RCU 链表的操作 , 其中定义的 static inline void list_add_rcu...*head) { __list_add_rcu(new, head, head->next); } 源码路径 : linux-5.6.18\include\linux\rculist.h#105...二、RCU 模式下删除链表项 list_del_rcu 函数 ---- 在 Linux 源码 linux-5.6.18\include\linux\rculist.h 头文件中定义的就是 RCU 链表的操作...entry) { __list_del_entry(entry); entry->next = LIST_POISON1; entry->prev = LIST_POISON2; } 源码路径 : linux...-5.6.18\include\linux\rculist.h#156

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【Linux 内核内存管理】RCU 机制 ① ( RCU 机制简介 | RCU 机制的优势与弊端 | RCU 机制的链表应用场景 )

文章目录一、RCU 机制二、RCU 机制的优势与弊端三、RCU 机制的链表应用场景一、RCU 机制 ---- RCU , 英文全称是 " Read-Copy-Update “ , 对应的中文名称是...” 读取-拷贝-更新 “ , 这是 Linux 内核中的 ” 同步机制 " ; Linux 内核中还有其它同步机制 , 如 " 原子操作 " , " 读写信号量 " 等 " 锁机制 " ; RCU 机制...机制的优势与弊端 ---- RCU 的优势是 " 读者 " ( 读取共享数据的线程 ) 不需要承担同步开销 , 同步开销指的是 : ① 获取 " 锁 " , ② 执行 " 原子指令 " , ③ 执行..." 内存屏障 " ; 与此相对的 RCU 机制也有一定弊端 , " 写者 " ( 修改共享数据的线程 ) 需要承担很大的同步开销 , 其需要 ① 延迟对象释放 , ② 读取并复制共享数据 , ③...必须使用互斥锁机制 ; 三、RCU 机制的链表应用场景 ---- RCU 机制可以极大地提高 " 链表 " 数据结构的读取效率 , 多个线程同时读取链表时 , 使用 rcu_read_lock

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【Linux 内核内存管理】RCU 机制 ⑤ ( RCU 层次架构概念 | RCU 层次架构源码解析 | RCU 层次架构每层最多叶子数 | RCU 层次架构每个叶子 CPU 数量 )

文章目录一、RCU 层次架构概念及源码二、RCU 层次架构源码解析 1、RCU 层次架构每层最多叶子数 2、RCU 层次架构每个叶子 CPU 数量一、RCU 层次架构概念及源码 ---- RCU...机制中 , 会根据 CPU 数量 , 按照 " 树形结构 “ 组成 RCU 层次架构 , 称为 ” RCU Hierarchy " ; 在 Linux 源码 linux-5.6.18\include...\linux\rcu_node_tree.h 头文件中定义了 RCU 层次架构 , RCU 层次架构源码 : /* * Define shape of hierarchy based on NR_CPUS..._4 (RCU_FANOUT_3 * RCU_FANOUT) 源码路径 : linux-5.6.18\include\linux\rcu_node_tree.h#31 二、RCU 层次架构源码解析...---- " RCU 层次架构 “ 是根据 ” CPU 数量 " 确定的 , 在 Linux 内核源码中 , 通过各种 " 宏定义 “ 构建 ” RCU 层次架构 " , 1、RCU 层次架构每层最多叶子数

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Linux内核32-读-拷贝-更新（RCU）

所以，Linux内核引入了读-拷贝-更新技术（英文是Read-copy update，简称RCU），它是另外一种同步技术，主要用来保护被多个CPU读取的数据结构。...2 RCU实现既然RCU没有使用共享数据结构，那么它是如何神奇地实现同步技术的呢？其核心思想就是限制RCU的使用范围：只有动态分配的、通过指针进行访问的数据结构。...进入RCU保护的临界代码段的内核控制路径不能休眠。 3 基本操作对于reader，RCU的基本操作为：（1）调用rcu_read_lock()，进入RCU保护的临界代码段。...对于writer，RCU的基本操作为：（1）拷贝一份旧数据到新数据，修改新数据。（2）调用rcu_assign_pointer()，将RCU保护的指针修改为新数据的指针。...4 使用场合 RCU是从Linux2.6版本引入的，主要使用在网络层和虚拟文件系统层。

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深入理解 Linux 的 RCU 机制

RCU(Read-Copy Update)，是 Linux 中比较重要的一种同步机制。...RCU 的一个典型的应用场景是链表，在 Linux kernel 中还专门提供了一个头文件（include/linux/rculist.h），提供了利用 RCU 机制对链表进行增删查改操作的接口。...本文将通过一个例子，利用 rculist.h 提供的接口对链表进行增删查改的操作，来讲述 RCU 的原理，以及介绍 Linux kernel 中相关的 API（基于 Linux v3.4.0 的源码）。...增加链表项Linux kernel 中利用 RCU 往链表增加项的源码如下：#define list_next_rcu(list) (*((struct list_head __rcu **)(...访问链表项Linux kernel 中访问 RCU 链表项常见的代码模式是：rcu_read_lock();list_for_each_entry_rcu(pos, head, member) {

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【Linux内核】【锁机制】RCU机制入门

RCU是什么？...、读写锁、自旋锁归为一类，但RCU与它们不同的是——RCU支持多个读者和单一写者并发进行，并且读者是无锁的，因此RCU适用于读密集型的应用场景。...RCU保护普通数据结构的示例下面介绍的是RCU保护普通数据结构的例子，这是RCU最简单的应用场景。...深入理解 Linux 的 RCU 机制 RCU锁原理与实现再谈Linux内核中的RCU机制 Non-Preemptible RCU soft lockup: zap_pid_ns_processes...Linux RCU 内核同步机制深入剖析Linux RCU原理（二）-渐入佳境【Linux 内核源码分析】RCU机制

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【Linux 内核内存管理】RCU 机制 ④ ( RCU 模式下更新链表项 list_replace_rcu 函数 | 链表操作时使用 smp_wmb() 函数保证代码执行顺序 )

文章目录一、RCU 模式下更新链表项 list_replace_rcu 函数二、链表操作时使用 smp_wmb() 函数保证代码执行顺序一、RCU 模式下更新链表项 list_replace_rcu...函数 ---- 在 Linux 源码 linux-5.6.18\include\linux\rculist.h 头文件中定义的就是 RCU 链表的操作 , 其中定义的 static inline void...(list_next_rcu(new->prev), new); new->next->prev = new; old->prev = LIST_POISON2; list_replace_rcu...(new->prev), new); new->next->prev = new; old->prev = LIST_POISON2; } 源码路径 : linux-5.6.18\include\...linux\rculist.h#198 二、链表操作时使用 smp_wmb() 函数保证代码执行顺序 ---- 编译器和 CPU 优化代码时 , 有时会将代码执行顺序改变 , 在链表操作时 , 代码的执行顺序必须得到保证

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谢宝友：深入理解RCU之六：分级RCU基础

1、准备工作本文基于linux 2.6.32-rc7版本的源码，因此请准备一份linux2.6.32-rc7代码。建议用如下两种方法获取源代码： 1、直接在linux.org上面下载源码包。...2、使用git从linux-next拉取最新代码，然后使用git checkout -b linux-2.6.32-rc7 v2.6.32-rc7检出2.6.32-rc7版本的源码。...这削弱了LINUX节能的能力。 2.3. RCU 迫切要解决的问题实时RCU迫切要解决的问题列表如下： 1. 延迟销毁。...如上图，每一个每CPU rcu_dynticks结构被“rcu”和“rcu_bh”实现所共享。 2.6. 状态机从十分高层的视角来看，Linux内核RCU 实现可以被认为是一个高级状态机，如上图。...结论这个分级RCU实现减少了锁竞争，避免了不必要的唤醒dyntick-idle睡眠状态的CPU，因此有助于调试Linux CPU热插拨代码。

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谢宝友: 深入理解RCU之七：分级RCU实现

rcu和rcu_bh共享这个值。 1.2. 分级RCU实现中的节点 rcu_node是被放到 rcu_state结构内的。...RCU全局状态 rcu_state 结构包含每一个RCU实例（rcu 和 rcu_bh）的全局状态。...在某些LINUX版本的经典RCU中，这一对字段可能是一个布尔变量。这个字段由根rcu_node 结构的锁进行保护。但是频繁的在没有这个锁保护的情况下访问（但是不修改）。...()和rcu_cpu_notify代码上图展示了rcu_needs_cpu()和rcu_cpu_notify()的代码，它们被LINUX内核调用，以检查 dynticks-idle 模式转换并处理CPU...（由于篇幅关系，后面的无法贴下，关心原文的，请直接联系谢宝友老师） "Linux阅码场"是专业的Linux及系统软件技术交流社区，Linux系统人才培养基地，企业和Linux人才的连接枢纽。

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谢宝友：深入理解 Linux RCU 之从硬件说起

对于想要理解RCU的软件工程师来说，也需要具备一定的硬件基础。作者简介：谢宝友，在编程一线工作已经有20年时间，其中接近10年时间工作于Linux操作系统。...该书作者Paul E.McKeney是IBM Linux中心领导者，Linux RCU Maintainer。...《深入理解RCU》系列文章整理了Paul E.McKeney的相关著作，希望能帮助读者更深刻的理解Linux内核中非常难于理解的模块----RCU。...这里的原子操作，是特指Linux内核中，类似于atomic_long_add_return这样的API。...如果不能理解这一点，就没办法真正理解RCU。要明白这一点，考虑下面的代码片段。它被几个CPU并行的执行。

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【Linux网络】应用层协议HTTP

在前面的文章中我们自己定义并实现了一个自定义协议，从序列化和反序列化，到封装报文，解析报文等，这就是我们自己实现的一个应用层协议。...虽然我们说, 应用层协议是我们程序员自己定的，但实际上，已经有大佬们定义了一些现成的，又非常好用的应用层协议，供我们直接参考使用，HTTP(超文本传输协议)就是其中之一，所以下面我们就来认识一下 1...HTTP协议概述 HTTP（HyperText Transfer Protocol，超文本传输协议）是互联网中最重要的应用层协议之一。...核心问题：虽然解决了应用层的队头阻塞，但底层仍基于TCP。TCP在丢包时的重传机制会导致所有流（即使未被影响）等待，即TCP层的队头阻塞。

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Linux网络：应用层协议http

前言虽然我们说，应用层协议是我们程序猿自己定的。但实际上,已经有大佬们定义了一些现成的,又非常好用的应用层协议,供我们直接参考使用.HTTP(超文本传输协议)就是其中之一。...所以，成熟的应用层协议，都是跟端口号强相关的，也就是说，http的端口号就是在1-1023之中，是固定的，所以我们不需要显式指定出来。...附主要代码(套接字封装与应用层协议http · 时光拾缀思念/小项目总集 - 码云 - 开源中国)

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【Linux】应用层协议：HTTP和HTTPS

那么有没有其他大佬针对应用层的某些使用场景，已经提前给我们写好了协议软件呢？有，这个协议就是http协议，我们当时的协议仅仅是针对计算场景所设计的，而http协议主要是针对web场景所设计的。...我用我的电脑和手机分别访问了云服务器，所以两个操作系统版本分别为x64架构的win10和基于linux的Android 13操作系统。...除将HTML文件返回给浏览器外，我们也可以将图片文件返回给浏览器，两者本质是相同的，因为在Linux下一切皆文件！...别跟我说你是音频视频网页还是什么乱七八糟的东西，我linux服务器不管这些，我只认文件，无论是什么到linux这里全都是文件，所以无论返回给浏览器什么，其实无非都是把文件内容按照二进制的方式先读取到缓冲区中...需要明确的是http和https只是在技术上有交集，但在应用层两者是完全不同的协议。

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七七八八 RCU

RCU的分类 RCU主要的种类可分为不可抢占RCU、可抢占RCU、SRCU和RCU-tasks。...其中是否可抢占是指RCU的读临界区是否可以被抢占，SRCU则是指RCU读临界区允许睡眠，前面三种RCU都是基于CPU来检测静止态，而RCU-tasks则是基于task来检测静止态的(这种rcu的出现是为了满足...RCU软中断： Linux系统专门为RCU留了一个名为RCU_SOFTIRQ的软中断，并在系统启动阶段通过rcu_init()为它注册对应的回调函数rcu_core_si()。...RCU_SOFTIRQ软中断是所有软中断中优先级最低的。2. 在RT-Linux中并未使用软中断，而是为每个CPU都注册了一个rcu_cpu_kthread线程作为替代。...此线程的名字保存在rcu_state->name中，可抢占RCU命名是rcu_preempt；不可抢占RCU的命名是rcu_sched。我们可以通过ps -aux看到。

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RCU锁原理与实现

Linux内核有多种锁机制，比如自旋锁、信号量和读写锁等。不同的场景使用不同的锁，如在读多写少的场景可以使用读写锁，而在锁粒度比较小的场景可以使用自旋锁。...RCU 使用本文使用的是Linux2.6.0版本的内核。...RCU 读者要做Linux内核中使用 RCU，读者需要使用 rcu_read_lock() 来对临界区进行 “上锁”，本质上 rcu_read_lock() 就是禁止CPU进行抢占，如下代码： #define...实现在介绍 RCU 实现前，先要介绍两个重要的数据结构：rcu_ctrlblk 和 rcu_data。...RCU_batch(cpu) = rcu_ctrlblk.curbatch + 1; // 把CPU当前批次设置为全局批次数加一 rcu_start_batch(RCU_batch(cpu

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谢宝友：深入理解 Linux RCU 从硬件说起之内存屏障

这不是一篇单独的文章，这是《谢宝友：深入理解Linux RCU》系列的第2篇，前序文章：《谢宝友：深入理解 Linux RCU 从硬件说起之内存屏障》作者简介:谢宝友，在编程一线工作已经有20年时间...，其中接近10年时间工作于Linux操作系统。...该书作者Paul E.McKeney是IBM Linux中心领导者，Linux RCU Maintainer。...《深入理解RCU》系列文章整理了Paul E.McKeney的相关著作，希望能帮助读者更深刻的理解Linux内核中非常难于理解的模块----RCU。...其目的是为了后续文章中，更好的讲解RCU。因此，并不会对内存屏障进行深入的剖析。但是，对于理解RCU来说，本文中的内存屏障知识已经可以了。

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Linux应用层查看系统时间的方法

一、基本概念： 1、linux系统时间和硬件时间：系统时间：一般来说就是我们执行date命令查看到的时间，Linux系统下所有的时间调用（除了直接访问硬件时间的命令）都是使用这个时间...时区东为正，西为负，例如在中国，本地时间都是使用北京时间，在Linux上就是CST(China Standard Time，中国标准时，注意美国的中部标准时Central Standart Time也缩写为...5、last rebbot查看Linux系统最后一次启动时间 ? 6、还有一些top、w也可以查看到时间 ? ?...四、计算系统时间的程序时间对操作系统来说非常重要，从内核级到应用层，时间的表达方式及精度各部相同。linux内核里面用一个名为jiffes的常量来计算时间的滴答数。...而应用层，可以利用time()、localtime()等函数，通过tm结构体得到系统时间。

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【Linux网络】应用层自定义协议

应用层我们程序员写的一个个解决我们实际问题，满足我们日常需求的网络程序，都是在应用层. 应用层协议就是应用程序之间通信的规则和格式约定，让不同的程序能够理解彼此发送的数据含义。...这种约定就是应用层协议但是，为了让我们深刻理解协议，我们打算自定义实现一下协议的过程。...主机间通信的本质是 “数据拷贝”：发送方：应用层数据 → 内核缓冲区（write拷贝） → 网络层发送。接收方：网络层接收 → 内核缓冲区 → 应用缓冲区（read拷贝）。...接收缓冲区：用于暂存接收到的数据（等待read拷贝到应用层）。由于双方都有独立的发送和接收缓冲区，因此可以同时进行双向数据传输（如主机A发送数据时，主机B可以同时发送数据），从而实现全双工通信。...:~/gitLinux/Linux_network/NetCal/testJson$ .

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