linux内核rcu锁实例_linux 内核 rcu 锁_linux内核rcu实例 - 腾讯云开发者社区

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。...RCU允许多个读操作和多个写操作并发执行。更重要的是，RCU是一种免锁算法，也就是说，它没有使用共享的锁或计数器保护数据结构（但是，这儿还是主要指的读操作是无锁算法。...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。...每个系统时间Tick，内核都会检查局部CPU是否处于空闲状态。...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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【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..., 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 " ; 弊端 : 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 ; ④ 使用复杂 , 比其它互斥锁要复杂 ; RCU 机制适用于 " 读者...) 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

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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内核锁】内核锁的那点事

在Linux设备驱动中，我们必须要解决的一个问题是：多个进程对共享资源的并发访问，并发的访问会导致竞态。 1、并发和竞态并发（Concurrency）：指的是多个执行单元同时、并行的被执行。...常见的互斥机制包括：中断屏蔽，原子操作，自旋锁，信号量，互斥体等。...4、总结由上文可知，为了解决并发导致的竞态问题高性能的编译器编译乱序问题高性能的CPU带来的执行乱序问题 CPU和ARM处理器提供的内存屏障指令等，这也是内核锁存在的意义。

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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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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 与读写锁一样可以支持多个读者同时访问临界区，并且比读写锁更为轻量，性能更好。...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...：调用 call_rcu() 异步销毁，由内核自动触发，非阻塞。

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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 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 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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Linux内核28-自旋锁

如果内核控制路径发现自旋锁空闲，则申请加锁然后执行。相反，如果发现锁已经被其它CPU上的内核控制路径占用，它就会一直自旋，就是在循环查看锁是否已经释放，直到该锁被释放。...自旋锁的自旋过程就是一个忙等待的过程。也就是说，正在等待的内核控制路径正在浪费时间，因为什么也不干。...但是，大部分的内核资源加锁的时间可能仅为毫秒的几分之一，因此，释放CPU使用权再获取可能比一直等待更消耗时间。所以，自旋锁使用的场合就是，内核资源的占用时间一般比较短，且是多核系统的时候。...2 自旋锁结构实现 Linux内核系统中，自旋锁spinlock_t的实现主要使用了raw_spinlock_t结构，这个结构的实现，参考下面的代码： typedef struct raw_spinlock...raw_lock 表示自旋锁的状态，依赖于具体的架构实现。 break_lock 标志着进程正在忙等待锁（仅当内核同时支持SMP和内核抢占时才会出现）。接下来，我们分析加锁的流程。

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linux内核--自旋锁的理解

自旋锁：如果内核配置为SMP系统，自旋锁就按SMP系统上的要求来实现真正的自旋等待，但是对于UP系统，自旋锁仅做抢占和中断操作，没有实现真正的“自旋”。...在Linux内核中，自旋锁通常用于包含内核数据结构的操作，你可以看到在许多内核数据结构中都嵌入有spinlock，这些大部分就是用于保证它自身被操作的原子性，在操作这样的结构体时都经历这样的过程：上锁-...如果内核控制路径发现自旋锁“开着”（可以获取），就获取锁并继续自己的执行。...相反，如果内核控制路径发现锁由运行在另一个CPU上的内核控制路径“锁着”，就在原地“旋转”，反复执行一条紧凑的循环检测指令，直到锁被释放。...不过，自旋锁通常非常方便，因为很多内核资源只锁1毫秒的时间片段，所以等待自旋锁的释放不会消耗太多CPU的时间。

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Linux内核30-读写自旋锁

1 读/写自旋锁概念自旋锁解决了多核系统在内核抢占模式下的数据共享问题。但是，这样的自旋锁一次只能一个内核控制路径使用，这严重影响了系统的并发性能。...为此，Linux内核提出了读/写自旋锁的概念。也就是说，没有内核控制路径修改共享数据的时候，多个内核控制路径可以同时读取它。...如果有内核控制路径想要修改这个数据结构，它就请求读/写自旋锁的写自旋锁，独占访问这个资源。这大大提高了系统的并发性能。...（2）调用sev指令，唤醒正在执行WFE指令的内核控制路径。...通过上面的分析可以看出，读写自旋锁使用bit31表示写自旋锁，bit30-0表示读自旋锁，对于读自旋锁而言，绰绰有余了。

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无锁编程(五) - RCU(Read-Copy-Update)

RCU（Read-Copy Update） RCU就是指读-拷贝修改，它是基于其原理命名的。...对于被RCU保护的共享数据结构，读操作不需要获得任何锁就可以访问，但写操作在访问它时首先拷贝一个副本，然后对副本进行修改，最后在适当的时机把指向原来数据的指针重新指向新的被修改的数据。...Linux内核中内存管理大量的运用到了RCU机制。为每个内存对象增加了一个原子计数器用来继续该对象当前访问数。当没有其他进程在访问该对象时（计数器为0），才允许回收该内存。...从这个流程可以看出，RCU类似于一种读写锁的优化，用于解决读和写之间的同步问题。比较适合读多，写少的情况，当写操作过多的时候，这里的拷贝和修改的成本同样也很大。.../lockfree_rcu product begin ************************consumed world, index1, self 1395513088 *********

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【深入理解Linux内核锁】| 原子操作

【深入理解Linux内核锁】三、原子操作 1、原子操作思想原子操作（atomic operation），不可分割的操作。...同时，Linux内核提供了两类原子操作的接口，分别是针对位和整型变量的原子操作。...内核源码4.19，刚看是看的时候，有点摸不着头脑，因为定义的地方和引用的地方较多，不太容易找到，后来才慢慢得窥门径。...:( 原来内核通过各种宏定义将其操作全部管理起来，宏定义在内核中的使用也是非常广泛了。...内核锁的原子操作，原子操作分为两种：整型变量的原子操作和位原子操作。

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【深入理解Linux内核锁】| 中断屏蔽

【Linux内核锁】二、中断屏蔽 1、中断屏蔽思想中断屏蔽，正如其名，屏蔽掉CPU的中断响应功能，解决并发引起的竞态问题。在进入临界区前屏蔽中断，这么做有什么好处，以及有什么弊端？...弊端在于： Linux内核中，除了系统进程调度依赖中断，还有一些异步I/O等众多操作都依赖中断，因此长时间屏蔽中断是很危险的，会对系统造成严重影响，因此也要求临界区代码要简短。...因此，并不能解决SMP多CPU引发的竞态因此，单独使用中断屏蔽通常不是一种值得推荐的避免竞态的方法 2、Linux内核中断屏蔽的实现 2.1 Linux内核提供的API接口关于中断屏蔽，Linux内核所提供的接口如下...3、总结该篇文章，主要了解以下几点：中断屏蔽的思想中断屏蔽的好处与不足 Linux内核提供的中断屏蔽接口中断屏蔽的基本汇编实现

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实时Linux内核的实现

目前Linux内核主线不支持软实时，而是使用下面2个仓库存放和Linux内核主线的版本对应的实时内核的源代码。...(4)正在执行RCU保护（调用函数rcu_read_lock()或rcu_read_lock_bh()）的读端临界区，禁止内核抢占。 (5)正在执行自旋锁或读写锁保护的临界区。...(3)在实时内核中大多数禁止内核抢占的临界区可以变成可抢占的，为了兼顾非实时内核和实时内核，引入本地锁，非实时内核把本地锁映射到禁止内核抢占和禁止硬中断，实时内核把本地锁映射到使用实时互斥锁实现的自旋锁...= TASK_RUNNING) 31 wake_up_process(tsk); 32 } 7.解决RCU读端临界区不可抢占的问题 Linux内核支持3种RCU，如下。...互斥锁的定义如下，可以看到在实时内核中互斥锁等同于实时互斥锁。 include/linux/mutex.h #ifdef CONFIG_PREEMPT_RT # include #else ...

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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。...这是 Linux 内核实现的一种针对“读多写少”的共享数据的同步机制。...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）。...为了直观理解这个问题，举以下的代码实例：/* `p` 指向一块受 RCU 保护的共享数据 *//* reader */rcu_read_lock();p1 = rcu_dereference(p);if

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linux无锁编程

CAS（Compare-and-Swap），如无锁栈，无锁队列等待解析：一、RCU RCU是Linux 2.6内核系统新的锁机制 RCU(Read-Copy Update)。...参考：http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-rcu/ 众所周知，为了保护共享数据,需要一些同步机制,如自旋锁(spinlock)，读写锁...RCU并不是新的锁机制，它只是对Linux内核而言是新的。...早在二十世纪八十年代就有了这种机制，而且在生产系统中使用了这种机制，但这种早期的实现并不太好，在二十世纪九十年代出现了一个比较高效的实现，而在linux中是在开发内核2.5.43中引入该技术的并正式包含在...二、CAS 参考：透过 Linux 内核看无锁编程非阻塞型同步的三种方案： Wait-free Wait-free 是指任意线程的任何操作都可以在有限步之内结束，而不用关心其它线程的执行速度。

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Linux内核中的各种锁：信号量互斥锁读写锁原子锁自旋锁内存屏障等

使用实例如下： #include // 定义自旋锁 spinlock_t my_lock; void my_function(void) { spin_lock...为了支持内核抢占，内核引入了preempt_count字段，该计数初始值为0，每当使用锁时+1，释放锁时-1。...四、RCU机制/内存屏障 — —内存 RCU机制是read copy update，即读复制更新。...和读写锁一样，RCU机制也是允许多个读者同时读，但更新数据的时候，需要先复制一份副本，在副本上完成修改，然后再一次性地替换旧数据。...所以RCU机制的核心有两个：1）复制后更新；2）延迟回收内存有RCU机制的话，读写就不需要做同步，也不会发生读写竞争了，因为读者是对原来的数据进行读，而写者是对拷贝出来的那份内存进行修改，读写可以并行

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谢宝友：深入理解 RCU 之概念

联系方式： mail:scxby@163.com 微信：linux-kernel 一、RCU有什么用？ RCU主要用于对性能要求苛刻的并行实时计算。例如：天气预报、模拟核爆炸计算、内核同步等等。...此外，可抢占环境的RCU实现需要读者实际做点什么事情（也就是在读临界区内，禁止抢占。这是Linux经典RCU读锁的实现）。...它于2002年10月引入Linux内核。 RCU允许读操作可以与更新操作并发执行，这一点提升了程序的可扩展性。...(&p->list, &head); RCU发布链表第15行必须用某些同步机制（最常见的是各种锁）来保护，防止多核list_add()实例并发执行。...不过，同步并不能阻止list_add()的实例与RCU的读者并发执行。订阅一个受RCU保护的链表的代码非常直接。

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Linux内核32-读-拷贝-更新（RCU）

【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 )

【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 )

【Linux内核锁】内核锁的那点事

【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 )

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Linux RCU 机制详解

【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 )

Linux内核28-自旋锁

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无锁编程(五) - RCU(Read-Copy-Update)

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