Lưu ý
Mục đích của file này là để độc giả tiếng Việt có thể đọc và hiểu tài liệu nhân kernel dễ dàng hơn, không phải để tạo ra một nhánh tài liệu riêng. Nếu bạn có bất kỳ nhận xét hoặc cập nhật nào cho file này, vui lòng thử cập nhật file tiếng Anh gốc trước. Nếu bạn thấy có sự khác biệt giữa bản dịch và bản gốc, hoặc có vấn đề về bản dịch, vui lòng gửi góp ý hoặc patch cho người dịch của file này, hoặc nhờ người bảo trì và người review tài liệu tiếng Việt giúp đỡ.
- Bản gốc:
- Người dịch:
Google Translate (machine translation)
- Phiên bản gốc:
8541d8f725c6
Cảnh báo
Tài liệu này được dịch tự động bằng máy và chưa được review bởi người dịch. Nội dung có thể không chính xác hoặc khó hiểu ở một số chỗ. Khi có sự khác biệt với bản gốc, bản gốc luôn là chuẩn. Bản dịch chất lượng cao (được review) được đặt trong thư mục vi_VN/.
Tham quan qua cấu trúc dữ liệu của TREE_RCU [LWN.net]¶
Ngày 18 tháng 12 năm 2016
Bài viết này được đóng góp bởi Paul E. McKenney
Giới thiệu¶
Tài liệu này mô tả các cấu trúc dữ liệu chính của RCU và mối quan hệ của chúng với nhau.
Mối quan hệ cấu trúc dữ liệu¶
RCU là một cỗ máy trạng thái lớn về mọi mặt và cấu trúc dữ liệu duy trì trạng thái theo cách cho phép người đọc RCU để thực thi cực kỳ nhanh chóng, đồng thời xử lý thời gian gia hạn RCU được yêu cầu bởi những người cập nhật một cách hiệu quả và có khả năng mở rộng cực kỳ cao. Hiệu quả và khả năng mở rộng của các trình cập nhật RCU được cung cấp chủ yếu bằng cây kết hợp như hình dưới đây:
Sơ đồ này hiển thị cấu trúc ZZ0000ZZ kèm theo có chứa một cây của cấu trúc ZZ0001ZZ. Mỗi nút lá của cây ZZ0002ZZ có đến 16 cấu trúc ZZ0003ZZ được liên kết với nó, do đó có ZZ0004ZZ Số lượng cấu trúc ZZ0005ZZ, một cho mỗi CPU có thể. Cấu trúc này được điều chỉnh vào lúc khởi động, nếu cần, để xử lý các lỗi chung trường hợp ZZ0006ZZ nhỏ hơn nhiều so với ZZ0007ZZ. Ví dụ: một số bản phân phối Linux đặt ZZ0008ZZ, dẫn đến cây ZZ0009ZZ ba cấp. Nếu phần cứng thực tế chỉ có 16 CPU, RCU sẽ tự điều chỉnh khi khởi động, dẫn đến cây ZZ0010ZZ chỉ có một nút duy nhất.
Mục đích của cây kết hợp này là cho phép các sự kiện trên mỗi CPU chẳng hạn như trạng thái tĩnh, chuyển tiếp không hoạt động, và hoạt động cắm nóng CPU được xử lý hiệu quả và có thể mở rộng. Các trạng thái không hoạt động được ghi lại bởi các cấu trúc per-CPU ZZ0000ZZ, và các sự kiện khác được ZZ0001ZZ cấp lá ghi lại các cấu trúc. Tất cả các sự kiện này được kết hợp ở mỗi cấp độ của cây cho đến khi cuối cùng thời gian ân hạn được hoàn thành ở gốc cây ZZ0002ZZ cấu trúc. Thời gian gia hạn có thể được hoàn thành ở thư mục gốc một lần mỗi CPU (hoặc, trong trường hợp ZZ0003ZZ, nhiệm vụ) đã qua trạng thái tĩnh lặng. Khi thời gian ân hạn đã hoàn thành, hồ sơ về sự việc đó sẽ được phổ biến quay xuống gốc cây.
Như có thể thấy từ sơ đồ, trên hệ thống 64 bit một cây hai cấp với 64 lá có thể chứa 1.024 CPU, có một fanout 64 ở gốc và 16 ở lá.
+--------------------------------------------------------------------------------------- + ZZ0011ZZ +--------------------------------------------------------------------------------------- + ZZ0012ZZ +--------------------------------------------------------------------------------------- + ZZ0013ZZ +--------------------------------------------------------------------------------------- + ZZ0014ZZ ZZ0015ZZ ZZ0016ZZ ZZ0017ZZ ZZ0018ZZ ZZ0019ZZ ZZ0020ZZ ZZ0021ZZ ZZ0022ZZ ZZ0023ZZ ZZ0024ZZ ZZ0025ZZ ZZ0026ZZ ZZ0027ZZ ZZ0028ZZ ZZ0029ZZ ZZ0030ZZ ZZ0031ZZ ZZ0032ZZ ZZ0033ZZ +--------------------------------------------------------------------------------------- +
Nếu hệ thống của bạn có nhiều hơn 1.024 CPU (hoặc hơn 512 CPU trên một hệ thống 32-bit), sau đó RCU sẽ tự động thêm nhiều cấp độ hơn vào cây. Ví dụ: nếu bạn đủ điên rồ để xây dựng một hệ thống 64-bit với 65.536 CPU, RCU sẽ cấu hình cây ZZ0000ZZ như sau:
RCU hiện cho phép tối đa cây bốn cấp, trên hệ thống 64 bit chứa tới 4.194.304 CPU, mặc dù chỉ có 524.288 CPU cho Hệ thống 32-bit. Mặt khác, bạn có thể đặt cả hai ZZ0000ZZ và ZZ0001ZZ nhỏ như 2, sẽ dẫn đến thử nghiệm 16-CPU bằng cách sử dụng cây 4 cấp độ. Đây có thể là hữu ích để kiểm tra khả năng của hệ thống lớn trên các máy kiểm tra nhỏ.
Cây kết hợp đa cấp độ này cho phép chúng ta đạt được hầu hết hiệu suất và lợi ích về khả năng mở rộng của việc phân vùng, mặc dù thời gian ân hạn của RCU phát hiện vốn là một hoạt động toàn cầu. Bí quyết ở đây chỉ là CPU cuối cùng báo cáo trạng thái không hoạt động thành ZZ0000ZZ nhất định cấu trúc cần nâng cao lên cấu trúc ZZ0001ZZ ở cấp độ tiếp theo lên cây. Điều này có nghĩa là ở cấu trúc ZZ0002ZZ cấp lá, chỉ có một quyền truy cập trong số mười sáu quyền truy cập sẽ tiến lên cây. Đối với cấu trúc ZZ0003ZZ bên trong, tình hình thậm chí còn cực đoan hơn: Chỉ một trong số 64 quyền truy cập sẽ tiến lên cây. Bởi vì phần lớn các CPU không tiến lên theo cây, khóa sự tranh chấp vẫn gần như không đổi trên cây. Cho dù có bao nhiêu CPU có trong hệ thống, tối đa 64 báo cáo trạng thái không hoạt động cho mỗi lần gia hạn giai đoạn này sẽ tiến tới cấu trúc ZZ0004ZZ gốc, do đó đảm bảo rằng việc tranh chấp khóa trên root đó ZZ0005ZZ cấu trúc vẫn ở mức thấp có thể chấp nhận được.
Trong thực tế, cây kết hợp hoạt động giống như một bộ giảm xóc lớn, giữ cho khóa sự tranh chấp dưới sự kiểm soát ở tất cả các cấp độ cây bất kể cấp độ tải trên hệ thống.
Người cập nhật RCU chờ thời gian gia hạn bình thường bằng cách đăng ký lệnh gọi lại RCU, trực tiếp qua ZZ0000ZZ hoặc gián tiếp qua ZZ0001ZZ và những người bạn. Lệnh gọi lại RCU được biểu thị bằng Cấu trúc ZZ0002ZZ, được xếp hàng trên cấu trúc ZZ0003ZZ trong khi họ đang chờ thời gian gia hạn trôi qua, như được trình bày trong hình sau:
Hình này cho thấy dữ liệu chính của ZZ0000ZZ và ZZ0001ZZ các cấu trúc có liên quan. Cấu trúc dữ liệu ít hơn sẽ được giới thiệu với các thuật toán sử dụng chúng.
Lưu ý rằng mỗi cấu trúc dữ liệu trong hình trên đều có cấu trúc riêng đồng bộ hóa:
Mỗi cấu trúc ZZ0000ZZ có một khóa và một mutex và một số trường được bảo vệ bởi khóa của cấu trúc ZZ0001ZZ gốc tương ứng.
Mỗi cấu trúc ZZ0002ZZ đều có một khóa xoay.
Các trường trong ZZ0003ZZ là riêng tư đối với CPU tương ứng, mặc dù một số ít có thể được đọc và ghi bởi các CPU khác.
Điều quan trọng cần lưu ý là các cấu trúc dữ liệu khác nhau có thể có rất nhiều những ý tưởng khác nhau về trạng thái của RCU tại bất kỳ thời điểm nào. Chỉ vì một ví dụ: nhận thức về sự bắt đầu hoặc kết thúc của thời gian gia hạn RCU nhất định lan truyền chậm qua các cấu trúc dữ liệu. Sự lan truyền chậm này là thực sự cần thiết để RCU có hiệu suất đọc tốt. Nếu điều này Việc triển khai balkan hóa có vẻ xa lạ với bạn, một mẹo hữu ích là coi mỗi phiên bản của các cấu trúc dữ liệu này là khác nhau người, mỗi người có cái nhìn hơi khác nhau về thực tế.
Vai trò chung của từng cấu trúc dữ liệu này như sau:
ZZ0000ZZ: Cấu trúc này tạo thành sự kết nối giữa Cấu trúc ZZ0001ZZ và ZZ0002ZZ, theo dõi thời gian ân hạn, đóng vai trò là kho lưu trữ ngắn hạn cho các cuộc gọi lại mồ côi bởi CPU-hotplug sự kiện, duy trì trạng thái ZZ0003ZZ, theo dõi tiến độ trạng thái thời gian ân hạn và duy trì trạng thái được sử dụng để buộc không hoạt động nêu rõ khi thời gian ân hạn kéo dài quá lâu,
ZZ0004ZZ: Cấu trúc này tạo thành cây kết hợp lan truyền thông tin ở trạng thái tĩnh từ lá đến gốc, và cả truyền bá thông tin về thời gian gia hạn từ gốc đến các lá. Nó cung cấp các bản sao cục bộ của trạng thái thời gian gia hạn để cho phép thông tin này có thể được truy cập một cách đồng bộ mà không cần phải chịu những hạn chế về khả năng mở rộng nếu không sẽ bị áp đặt bằng cách khóa toàn cầu. Trong hạt nhân ZZ0005ZZ, nó quản lý danh sách các tác vụ đã bị chặn khi ở phía đọc RCU hiện tại của chúng phần quan trọng. Trong ZZ0006ZZ với ZZ0007ZZ, nó quản lý mỗi ZZ0008ZZ các luồng hạt nhân tăng cường mức độ ưu tiên (kthread) và trạng thái. Cuối cùng, nó ghi lại trạng thái CPU-hotplug để xác định CPU nào sẽ được bị bỏ qua trong một thời gian ân hạn nhất định.
ZZ0009ZZ: Cấu trúc mỗi CPU này là trọng tâm của trạng thái không hoạt động phát hiện và xếp hàng gọi lại RCU. Nó cũng theo dõi mối quan hệ của nó tới cấu trúc ZZ0010ZZ lá tương ứng để cho phép truyền hiệu quả hơn các trạng thái không hoạt động lên ZZ0011ZZ cây kết hợp Giống như cấu trúc ZZ0012ZZ, nó cung cấp một địa chỉ cục bộ bản sao thông tin trong thời gian gia hạn để cho phép đồng bộ hóa miễn phí truy cập thông tin này từ CPU tương ứng. Cuối cùng, điều này cấu trúc ghi lại trạng thái không hoạt động trong quá khứ cho CPU tương ứng và cũng theo dõi số liệu thống kê.
ZZ0013ZZ: Cấu trúc này đại diện cho các lệnh gọi lại RCU và là cấu trúc duy nhất được phân bổ và quản lý bởi người dùng RCU. ZZ0014ZZ cấu trúc thường được nhúng trong dữ liệu được bảo vệ RCU cấu trúc.
Nếu tất cả những gì bạn muốn từ bài viết này là khái niệm chung về cách hoạt động của RCU cấu trúc dữ liệu có liên quan, bạn đã hoàn tất. Nếu không thì mỗi các phần sau cung cấp thêm thông tin chi tiết về ZZ0000ZZ, ZZ0001ZZ và cấu trúc dữ liệu ZZ0002ZZ.
Cấu trúc ZZ0000ZZ¶
Cấu trúc ZZ0000ZZ là cấu trúc cơ sở đại diện cho trạng thái RCU trong hệ thống. Cấu trúc này tạo thành mối liên kết giữa các cấu trúc ZZ0001ZZ và ZZ0002ZZ, theo dõi sự duyên dáng dấu chấm, chứa khóa được sử dụng để đồng bộ hóa với các sự kiện CPU-hotplug, và duy trì trạng thái được sử dụng để buộc các trạng thái không hoạt động khi thời gian ân hạn kéo dài quá lâu,
Một số trường của cấu trúc ZZ0000ZZ được thảo luận riêng lẻ và theo nhóm ở các phần sau. Các lĩnh vực chuyên biệt hơn là được đề cập trong cuộc thảo luận về việc sử dụng chúng.
Mối quan hệ với cấu trúc rcu_node và rcu_data¶
Phần này của cấu trúc ZZ0000ZZ được khai báo như sau:
- 1 nút cấu trúc rcu_node[NUM_RCU_NODES];
2 cấu trúc rcu_node *level[NUM_RCU_LVLS + 1]; 3 cấu trúc rcu_data __percpu *rda;
+--------------------------------------------------------------------------------------- + ZZ0003ZZ +--------------------------------------------------------------------------------------- + ZZ0004ZZ ZZ0005ZZ +--------------------------------------------------------------------------------------- + ZZ0006ZZ +--------------------------------------------------------------------------------------- + ZZ0007ZZ ZZ0008ZZ ZZ0009ZZ ZZ0010ZZ ZZ0011ZZ +--------------------------------------------------------------------------------------- +
Cây ZZ0000ZZ được nhúng vào mảng ZZ0001ZZ như được hiển thị trong hình sau:
Một hệ quả thú vị của việc ánh xạ này là chiều rộng đầu tiên Việc duyệt cây được thực hiện như một phép quét tuyến tính đơn giản của mảng, thực tế đó là những gì ZZ0000ZZ vĩ mô thì có. Macro này được sử dụng ở đầu và cuối ân sủng thời kỳ.
Mỗi mục của mảng ZZ0000ZZ đều tham chiếu đến ZZ0001ZZ đầu tiên cấu trúc ở cấp độ tương ứng của cây, ví dụ như được hiển thị dưới đây:
Phần tử zeroZZ0000ZZ của mảng tham chiếu gốc Cấu trúc ZZ0001ZZ, phần tử đầu tiên tham chiếu đến phần tử con đầu tiên của gốc ZZ0002ZZ và cuối cùng là phần tử thứ hai tham chiếu đến Cấu trúc ZZ0003ZZ lá đầu tiên.
Dù sao đi nữa, nếu bạn vẽ cái cây có hình dạng cây hơn là dạng mảng, rất dễ dàng để vẽ một biểu diễn phẳng:
Cuối cùng, trường ZZ0000ZZ tham chiếu con trỏ per-CPU tới cấu trúc ZZ0001ZZ của CPU tương ứng.
Tất cả các trường này không đổi sau khi quá trình khởi tạo hoàn tất và nên không cần bảo vệ.
Theo dõi thời gian ân hạn¶
Phần này của cấu trúc ZZ0000ZZ được khai báo như sau:
1 gp_seq dài không dấu;
Thời gian gia hạn RCU được đánh số và trường ZZ0000ZZ chứa số thứ tự thời gian gia hạn hiện tại. Hai bit dưới cùng là trạng thái của thời gian ân hạn hiện tại, có thể bằng 0 nếu chưa bắt đầu hoặc một cho đang tiến hành. Nói cách khác, nếu hai bit dưới cùng của ZZ0001ZZ bằng 0 thì RCU ở chế độ chờ. Bất kỳ giá trị nào khác ở phía dưới hai bit chỉ ra rằng một cái gì đó bị hỏng. Trường này được bảo vệ bởi trường ZZ0003ZZ của cấu trúc ZZ0002ZZ gốc.
Có các trường ZZ0000ZZ trong ZZ0001ZZ và ZZ0002ZZ các cấu trúc là tốt. Các trường trong cấu trúc ZZ0003ZZ đại diện cho giá trị hiện tại nhất và giá trị của các cấu trúc khác được so sánh để phát hiện sự bắt đầu và kết thúc của thời gian ân hạn trong một thời trang phân tán. Các giá trị chảy từ ZZ0004ZZ đến ZZ0005ZZ (xuống cây từ gốc tới lá) thành ZZ0006ZZ.
+--------------------------------------------------------------------------------------- + ZZ0002ZZ +--------------------------------------------------------------------------------------- + ZZ0003ZZ ZZ0004ZZ ZZ0005ZZ ZZ0006ZZ +--------------------------------------------------------------------------------------- + ZZ0007ZZ +--------------------------------------------------------------------------------------- + ZZ0008ZZ ZZ0009ZZ ZZ0010ZZ ZZ0011ZZ ZZ0012ZZ ZZ0013ZZ ZZ0014ZZ ZZ0015ZZ ZZ0016ZZ ZZ0017ZZ ZZ0018ZZ ZZ0019ZZ ZZ0020ZZ ZZ0021ZZ ZZ0022ZZ ZZ0023ZZ ZZ0024ZZ ZZ0025ZZ ZZ0026ZZ ZZ0027ZZ ZZ0028ZZ +--------------------------------------------------------------------------------------- +
Linh tinh¶
Phần này của cấu trúc ZZ0000ZZ được khai báo như sau:
- 1 gp_max dài không dấu;
2 ký tự viết tắt; 3 ký tự *tên;
Trường ZZ0000ZZ theo dõi thời gian gia hạn dài nhất trong nháy mắt. Nó được bảo vệ bởi ZZ0002ZZ của root ZZ0001ZZ.
Các trường ZZ0000ZZ và ZZ0001ZZ phân biệt giữa RCU được ưu tiên (“rcu_preempt” và “p”) và RCU không được ưu tiên (“rcu_sched” và “s”). Các trường này được sử dụng cho mục đích chẩn đoán và truy tìm.
Cấu trúc ZZ0000ZZ¶
Các cấu trúc ZZ0000ZZ tạo thành cây kết hợp lan truyền thông tin ở trạng thái tĩnh từ lá đến gốc và cả thông tin đó truyền bá thông tin về thời gian gia hạn từ gốc xuống các lá. Họ cung cấp các bản sao cục bộ của trạng thái thời gian gia hạn để cho phép thông tin này có thể được truy cập một cách đồng bộ mà không cần phải chịu những hạn chế về khả năng mở rộng mà nếu không sẽ bị áp đặt bởi khóa toàn cầu. Trong hạt nhân ZZ0001ZZ, chúng quản lý danh sách của các tác vụ đã bị chặn trong khi ở trạng thái quan trọng phía đọc RCU hiện tại của chúng phần. Trong ZZ0002ZZ với ZZ0003ZZ, chúng quản lý các luồng hạt nhân tăng cường mức độ ưu tiên trên mỗiZZ0004ZZ (kthreads) và trạng thái. Cuối cùng, họ ghi lại trạng thái cắm nóng CPU để xác định CPU nào sẽ bị bỏ qua trong thời gian gia hạn nhất định.
Các trường của cấu trúc ZZ0000ZZ được thảo luận riêng lẻ và theo nhóm, trong các phần sau.
Kết nối với cây kết hợp¶
Phần này của cấu trúc ZZ0000ZZ được khai báo như sau:
- 1 cấu trúc rcu_node *parent;
cấp 2 u8; 3 u8 grpnum; 4 grpmask dài không dấu; 5 int grplo; 6 int grphi;
Con trỏ ZZ0000ZZ tham chiếu ZZ0001ZZ lên một cấp trong cây và là ZZ0002ZZ cho gốc ZZ0003ZZ. Việc triển khai RCU sử dụng nhiều trường này để đẩy các trạng thái tĩnh lên trên cây. các Trường ZZ0004ZZ cung cấp cấp độ trong cây, với gốc ở cấp 0, con của nó ở cấp một, v.v. Trường ZZ0005ZZ đưa ra vị trí của nút này trong các nút con của nút cha của nó, vì vậy điều này số có thể nằm trong khoảng từ 0 đến 31 trên hệ thống 32 bit và từ 0 đến 63 trên hệ thống 64-bit. Các trường ZZ0006ZZ và ZZ0007ZZ chỉ được sử dụng trong quá trình khởi tạo và truy tìm. Trường ZZ0008ZZ là trường bản sao bitmask của ZZ0009ZZ và do đó luôn có chính xác thiết lập một bit. Mặt nạ này được sử dụng để xóa bit tương ứng với Cấu trúc ZZ0010ZZ trong bitmasks của cha mẹ nó, được mô tả sau này. Cuối cùng, các trường ZZ0011ZZ và ZZ0012ZZ chứa CPU được đánh số thấp nhất và cao nhất được phục vụ bởi cấu trúc ZZ0013ZZ này, tương ứng.
Tất cả các trường này là không đổi và do đó không yêu cầu bất kỳ đồng bộ hóa.
Đồng bộ hóa¶
Trường này của cấu trúc ZZ0000ZZ được khai báo như sau:
1 khóa raw_spinlock_t;
Trường này được sử dụng để bảo vệ các trường còn lại trong cấu trúc này, trừ khi có quy định khác. Điều đó nói rằng, tất cả các trường trong cấu trúc này có thể được truy cập mà không cần khóa cho mục đích truy tìm. Vâng, điều này có thể dẫn đến những dấu vết khó hiểu, nhưng một số dấu vết nhầm lẫn còn tốt hơn là heisenbug đã biến mất.
Theo dõi thời gian ân hạn¶
Phần này của cấu trúc ZZ0000ZZ được khai báo như sau:
- 1 gp_seq dài không dấu;
2 gp_seq_ Need dài không dấu;
Các trường ZZ0001ZZ của cấu trúc ZZ0000ZZ là bản sao của trường cùng tên trong cấu trúc ZZ0002ZZ. Mỗi người họ có thể tụt lại phía sau một bước so với đối tác ZZ0003ZZ của họ. Nếu đáy hai bit của trường ZZ0005ZZ của cấu trúc ZZ0004ZZ nhất định bằng 0, thì cấu trúc ZZ0006ZZ này tin rằng RCU không hoạt động.
Trường ZZ0000ZZ của mỗi cấu trúc ZZ0001ZZ được cập nhật tại đầu và cuối mỗi thời gian ân hạn.
Các trường ZZ0000ZZ ghi lại ân sủng xa nhất trong tương lai yêu cầu khoảng thời gian được nhìn thấy bởi cấu trúc ZZ0001ZZ tương ứng. các yêu cầu được coi là hoàn thành khi giá trị của trường ZZ0002ZZ bằng hoặc vượt quá trường ZZ0003ZZ.
+--------------------------------------------------------------------------------------- + ZZ0007ZZ +--------------------------------------------------------------------------------------- + ZZ0008ZZ ZZ0009ZZ ZZ0010ZZ +--------------------------------------------------------------------------------------- + ZZ0011ZZ +--------------------------------------------------------------------------------------- + ZZ0012ZZ ZZ0013ZZ ZZ0014ZZ ZZ0015ZZ +--------------------------------------------------------------------------------------- +
Theo dõi trạng thái tĩnh¶
Các trường này quản lý việc truyền bá các trạng thái không hoạt động trong quá trình kết hợp cây.
Phần này của cấu trúc ZZ0000ZZ có các trường như sau:
- 1 qsmask dài không dấu;
2 expmask dài không dấu; 3 qsmaskinit dài không dấu; 4 expmaskinit dài không dấu;
Trường ZZ0000ZZ theo dõi cấu trúc ZZ0001ZZ này trẻ em vẫn cần báo cáo trạng thái không hoạt động trong thời gian bình thường hiện tại thời gian ân hạn. Những đứa trẻ như vậy sẽ có giá trị là 1 trong bit tương ứng. Lưu ý rằng cấu trúc lá ZZ0002ZZ phải là được coi là có cấu trúc ZZ0003ZZ như con của chúng. Tương tự, trường ZZ0004ZZ theo dõi ZZ0005ZZ này con của cấu trúc vẫn cần báo cáo trạng thái không hoạt động cho thời gian ân hạn cấp tốc hiện tại. Thời gian ân hạn cấp tốc cũng có cùng thuộc tính khái niệm như một thời gian gia hạn thông thường, nhưng thời gian được đẩy nhanh việc triển khai chấp nhận chi phí CPU cực cao để đạt được mức thấp hơn nhiều ví dụ: độ trễ trong thời gian gia hạn, tiêu tốn vài chục micro giây giá trị thời gian CPU để giảm thời gian gia hạn từ mili giây xuống hàng chục micro giây. Trường ZZ0006ZZ theo dõi điều nào trong số này Cấu trúc con của ZZ0007ZZ bao gồm ít nhất một CPU trực tuyến. Mặt nạ này được sử dụng để khởi tạo ZZ0008ZZ và ZZ0009ZZ là được sử dụng để khởi tạo ZZ0010ZZ và bắt đầu hoạt động bình thường và thời gian gia hạn nhanh tương ứng.
+--------------------------------------------------------------------------------------- + ZZ0005ZZ +--------------------------------------------------------------------------------------- + ZZ0006ZZ ZZ0007ZZ +--------------------------------------------------------------------------------------- + ZZ0008ZZ +--------------------------------------------------------------------------------------- + ZZ0009ZZ ZZ0010ZZ ZZ0011ZZ ZZ0012ZZ ZZ0013ZZ ZZ0014ZZ ZZ0015ZZ ZZ0016ZZ ZZ0017ZZ ZZ0018ZZ ZZ0019ZZ ZZ0020ZZ ZZ0021ZZ ZZ0022ZZ ZZ0023ZZ ZZ0024ZZ ZZ0025ZZ ZZ0026ZZ ZZ0027ZZ ZZ0028ZZ ZZ0029ZZ ZZ0030ZZ ZZ0031ZZ ZZ0032ZZ +--------------------------------------------------------------------------------------- +
Quản lý tác vụ bị chặn¶
ZZ0000ZZ cho phép các nhiệm vụ được ưu tiên ở giữa RCU của họ các phần quan trọng phía đọc và các tác vụ này phải được theo dõi một cách rõ ràng. Chi tiết về lý do chính xác và cách chúng được theo dõi sẽ được trình bày trong bài viết riêng về xử lý bên đọc RCU. Hiện tại chỉ cần như vậy là đủ biết rằng cấu trúc ZZ0001ZZ theo dõi chúng.
- 1 cấu trúc list_head blkd_tasks;
2 cấu trúc list_head *gp_tasks; 3 cấu trúc list_head *exp_tasks; 4 bool wait_blkd_tasks;
Trường ZZ0000ZZ là tiêu đề danh sách cho danh sách bị chặn và nhiệm vụ ưu tiên. Khi các tác vụ trải qua quá trình chuyển đổi ngữ cảnh trong phía đọc RCU các phần quan trọng, cấu trúc ZZ0001ZZ của chúng được xếp hàng đợi (thông qua trường ZZ0003ZZ của ZZ0002ZZ) lên đầu của Danh sách ZZ0004ZZ cho cấu trúc lá ZZ0005ZZ tương ứng tới CPU nơi thực hiện chuyển đổi ngữ cảnh đi. Như những nhiệm vụ này sau đó thoát khỏi các phần quan trọng bên đọc RCU của họ, họ tự xóa từ danh sách. Do đó, danh sách này được sắp xếp theo thứ tự thời gian ngược lại, do đó nếu một trong những nhiệm vụ là chặn thời gian gia hạn hiện tại, tất cả các nhiệm vụ tiếp theo các nhiệm vụ cũng phải chặn khoảng thời gian gia hạn đó. Vì vậy, một đơn con trỏ vào danh sách này đủ để theo dõi tất cả các tác vụ chặn một thời gian ân hạn. Con trỏ đó được lưu trữ trong ZZ0006ZZ để sử dụng bình thường và trong ZZ0007ZZ cho thời gian gia hạn nhanh. Những cái cuối cùng này hai trường là ZZ0008ZZ nếu không có thời gian gia hạn trong chuyến bay hoặc nếu không có nhiệm vụ nào bị chặn ngăn cản thời gian gia hạn đó hoàn thiện. Nếu một trong hai con trỏ này đang tham chiếu đến một tác vụ tự xóa nó khỏi danh sách ZZ0009ZZ thì tác vụ đó phải đưa con trỏ tới tác vụ tiếp theo trong danh sách hoặc đặt con trỏ thành ZZ0010ZZ nếu không có nhiệm vụ tiếp theo nào trong danh sách.
Ví dụ: giả sử rằng các nhiệm vụ T1, T2 và T3 đều có liên quan chặt chẽ đến CPU có số lớn nhất trong hệ thống. Sau đó, nếu tác vụ T1 bị chặn trong Phần quan trọng bên đọc RCU, sau đó bắt đầu thời gian gia hạn nhanh, sau đó tác vụ T2 bị chặn trong phần quan trọng bên đọc RCU, sau đó tác vụ bình thường thời gian gia hạn bắt đầu và cuối cùng nhiệm vụ 3 bị chặn trong phần đọc RCU phần quan trọng, sau đó là trạng thái của lá cuối cùng ZZ0000ZZ danh sách nhiệm vụ bị chặn của cấu trúc sẽ như dưới đây:
Nhiệm vụ T1 đang chặn cả hai khoảng thời gian gia hạn, nhiệm vụ T2 chỉ chặn thời gian gia hạn thông thường và nhiệm vụ T3 không chặn thời gian gia hạn. Lưu ý rằng những nhiệm vụ này sẽ không tự xóa chúng khỏi danh sách này ngay lập tức khi tiếp tục thực hiện. Thay vào đó, họ sẽ vẫn ở trong danh sách cho đến khi họ thực thi ZZ0000ZZ ngoài cùng kết thúc RCU của họ phần quan trọng phía đọc.
Trường ZZ0000ZZ cho biết liệu dòng điện hiện tại có thời gian gia hạn đang chờ đợi một nhiệm vụ bị chặn.
Định cỡ mảng ZZ0000ZZ¶
Mảng ZZ0000ZZ được định kích thước thông qua một loạt bộ tiền xử lý C biểu thức như sau:
- 1 #ifdef CONFIG_RCU_FANOUT
2 #define RCU_FANOUT CONFIG_RCU_FANOUT 3 #else 4 # ifdef CONFIG_64BIT 5 # define RCU_FANOUT 64 6 # else 7 # define RCU_FANOUT 32 8 # endif 9 #endif
10 11 #ifdef CONFIG_RCU_FANOUT_LEAF 12 #define RCU_FANOUT_LEAF CONFIG_RCU_FANOUT_LEAF 13 #else 14 # ifdef CONFIG_64BIT 15 # define RCU_FANOUT_LEAF 64 16 # else 17 # define RCU_FANOUT_LEAF 32 18 # endif 19 #endif 20 21 #define RCU_FANOUT_1 (RCU_FANOUT_LEAF) 22 #define RCU_FANOUT_2 (RCU_FANOUT_1 * RCU_FANOUT) 23 #define RCU_FANOUT_3 (RCU_FANOUT_2 * RCU_FANOUT) 24 #define RCU_FANOUT_4 (RCU_FANOUT_3 * RCU_FANOUT) 25 26 #if NR_CPUS <= RCU_FANOUT_1 27 # define RCU_NUM_LVLS 1 28 # define NUM_RCU_LVL_0 1 29 # define NUM_RCU_NODES NUM_RCU_LVL_0 30 # define NUM_RCU_LVL_INIT { NUM_RCU_LVL_0 } 31 # define RCU_NODE_NAME_INIT { “rcu_node_0” } 32 # define RCU_FQS_NAME_INIT { “rcu_node_fqs_0” } 33 # define RCU_EXP_NAME_INIT { “rcu_node_exp_0” } 34 #elif NR_CPUS <= RCU_FANOUT_2 35 # define RCU_NUM_LVLS 2 36 # define NUM_RCU_LVL_0 1 37 # define NUM_RCU_LVL_1 DIV_ROUND_UP(NR_CPUS, RCU_FANOUT_1) 38 # define NUM_RCU_NODES (NUM_RCU_LVL_0 + NUM_RCU_LVL_1) 39 # define NUM_RCU_LVL_INIT { NUM_RCU_LVL_0, NUM_RCU_LVL_1 } 40 # define RCU_NODE_NAME_INIT { “rcu_node_0”, “rcu_node_1” } 41 # define RCU_FQS_NAME_INIT { “rcu_node_fqs_0”, “rcu_node_fqs_1” } 42 # define RCU_EXP_NAME_INIT { “rcu_node_exp_0”, “rcu_node_exp_1” } 43 #elif NR_CPUS <= RCU_FANOUT_3 44 # define RCU_NUM_LVLS 3 45 # define NUM_RCU_LVL_0 1 46 # define NUM_RCU_LVL_1 DIV_ROUND_UP(NR_CPUS, RCU_FANOUT_2) 47 # define NUM_RCU_LVL_2 DIV_ROUND_UP(NR_CPUS, RCU_FANOUT_1) 48 # define NUM_RCU_NODES (NUM_RCU_LVL_0 + NUM_RCU_LVL_1 + NUM_RCU_LVL_2) 49 # define NUM_RCU_LVL_INIT { NUM_RCU_LVL_0, NUM_RCU_LVL_1, NUM_RCU_LVL_2 } 50 # define RCU_NODE_NAME_INIT { “rcu_node_0”, “rcu_node_1”, “rcu_node_2” } 51 # define RCU_FQS_NAME_INIT { “rcu_node_fqs_0”, “rcu_node_fqs_1”, “rcu_node_fqs_2” } 52 # define RCU_EXP_NAME_INIT { “rcu_node_exp_0”, “rcu_node_exp_1”, “rcu_node_exp_2” } 53 #elif NR_CPUS <= RCU_FANOUT_4 54 # define RCU_NUM_LVLS 4 55 # define NUM_RCU_LVL_0 1 56 # define NUM_RCU_LVL_1 DIV_ROUND_UP(NR_CPUS, RCU_FANOUT_3) 57 # define NUM_RCU_LVL_2 DIV_ROUND_UP(NR_CPUS, RCU_FANOUT_2) 58 # define NUM_RCU_LVL_3 DIV_ROUND_UP(NR_CPUS, RCU_FANOUT_1) 59 # define NUM_RCU_NODES (NUM_RCU_LVL_0 + NUM_RCU_LVL_1 + NUM_RCU_LVL_2 + NUM_RCU_LVL_3) 60 # define NUM_RCU_LVL_INIT { NUM_RCU_LVL_0, NUM_RCU_LVL_1, NUM_RCU_LVL_2, NUM_RCU_LVL_3 } 61 # define RCU_NODE_NAME_INIT { “rcu_node_0”, “rcu_node_1”, “rcu_node_2”, “rcu_node_3” } 62 # define RCU_FQS_NAME_INIT { “rcu_node_fqs_0”, “rcu_node_fqs_1”, “rcu_node_fqs_2”, “rcu_node_fqs_3” } 63 # define RCU_EXP_NAME_INIT { “rcu_node_exp_0”, “rcu_node_exp_1”, “rcu_node_exp_2”, “rcu_node_exp_3” } 64 #else 65 # error “CONFIG_RCU_FANOUT không đủ cho NR_CPUS” 66 #endif
Số cấp độ tối đa trong cấu trúc ZZ0000ZZ hiện là giới hạn ở bốn, như được chỉ định trong dòng 21-24 và cấu trúc của câu lệnh “nếu” tiếp theo. Đối với hệ thống 32-bit, điều này cho phép 16*32*32*32=524.288 CPU, đủ cho một số CPU tiếp theo ít nhất là nhiều năm. Đối với hệ thống 64 bit, CPU 16*64*64*64=4.194.304 là được phép, điều này sẽ xảy ra với chúng ta trong khoảng thập kỷ tới. Cái này cây bốn cấp cũng cho phép xây dựng hạt nhân bằng ZZ0001ZZ để hỗ trợ tới 4096 CPU, có thể hữu ích trong các hệ thống rất lớn có tám CPU trên mỗi socket (nhưng xin lưu ý rằng chưa có ai hiển thị bất kỳ sự suy giảm hiệu suất nào có thể đo lường được do ổ cắm bị lệch và ranh giới ZZ0002ZZ). Ngoài ra, việc xây dựng các hạt nhân với đầy đủ bốn các cấp độ của cây ZZ0003ZZ cho phép thử nghiệm RCU tốt hơn mã cây kết hợp.
Biểu tượng ZZ0000ZZ kiểm soát số lượng trẻ em được phép ở mỗi cấp độ không có lá của cây ZZ0001ZZ. Nếu Tùy chọn Kconfig ZZ0002ZZ không được chỉ định, nó được thiết lập dựa trên về kích thước từ của hệ thống, đây cũng là mặc định của Kconfig.
Biểu tượng ZZ0000ZZ kiểm soát số lượng CPU được xử lý bởi mỗi cấu trúc ZZ0001ZZ lá. Kinh nghiệm đã chỉ ra rằng việc cho phép một cấu trúc lá ZZ0002ZZ đã cho để xử lý 64 CPU, theo sự cho phép của số bit trong trường ZZ0003ZZ trên hệ thống 64 bit, dẫn đến tranh chấp quá mức đối với cấu trúc ZZ0004ZZ của lá ZZ0005ZZ lĩnh vực. Do đó, số lượng CPU trên mỗi cấu trúc ZZ0006ZZ lá là giới hạn ở 16 với giá trị mặc định là ZZ0007ZZ. Nếu ZZ0008ZZ chưa được chỉ định, giá trị được chọn dựa trên về kích thước chữ của hệ thống, giống như đối với ZZ0009ZZ. Các dòng 11-19 thực hiện phép tính này.
Các dòng 21-24 tính toán số lượng CPU tối đa được hỗ trợ bởi một cấp độ đơn (chứa cấu trúc ZZ0000ZZ duy nhất), cây ZZ0001ZZ hai cấp, ba cấp và bốn cấp tương ứng, dựa trên fanout được chỉ định bởi ZZ0002ZZ và ZZ0003ZZ. Số lượng CPU này được giữ lại trong ZZ0004ZZ, Bộ tiền xử lý C ZZ0005ZZ, ZZ0006ZZ và ZZ0007ZZ các biến tương ứng.
Các biến này được sử dụng để điều khiển câu lệnh ZZ0000ZZ của bộ tiền xử lý C các dòng kéo dài 26-66 tính toán số lượng cấu trúc ZZ0001ZZ cần thiết cho mỗi cấp độ của cây, cũng như số cấp độ được yêu cầu. Số cấp độ được đặt trong ZZ0002ZZ Biến tiền xử lý C theo dòng 27, 35, 44 và 54. Số lượng Cấu trúc ZZ0003ZZ cho cấp cao nhất của cây luôn chính xác là một, và giá trị này được đặt vô điều kiện vào ZZ0004ZZ theo dòng 28, 36, 45 và 55. Các cấp độ còn lại (nếu có) của cây ZZ0005ZZ được tính bằng cách chia giá trị lớn nhất số lượng CPU theo fanout được hỗ trợ bởi số cấp độ từ mức hiện tại xuống, làm tròn lên. Tính toán này được thực hiện bởi các dòng 37, 46-47 và 56-58. Các dòng 31-33, 40-42, 50-52 và 62-63 tạo công cụ khởi tạo cho tên lớp khóa lockdep. Cuối cùng, dòng 64-66 tạo ra lỗi nếu số lượng CPU tối đa quá lớn so với quy định fanout.
Cấu trúc ZZ0000ZZ¶
Cấu trúc ZZ0000ZZ duy trì một danh sách gọi lại được phân đoạn như sau:
- 1 #define RCU_DONE_TAIL 0
10 gp_seq dài không dấu [RCU_CBLIST_NSEGS]; 11 len dài; dài 12 len_lazy; 13 };
Các phân đoạn như sau:
ZZ0000ZZ: Lệnh gọi lại đã hết thời gian gia hạn. Những cái này cuộc gọi lại đã sẵn sàng để được gọi.
ZZ0001ZZ: Lệnh gọi lại đang chờ thời hạn hiện tại kỳ. Lưu ý rằng các CPU khác nhau có thể có những ý tưởng khác nhau về việc đang có thời gian gia hạn, do đó có trường ZZ0002ZZ.
ZZ0003ZZ: Cuộc gọi lại chờ thời gian gia hạn tiếp theo để bắt đầu.
ZZ0004ZZ: Lệnh gọi lại chưa được liên kết với thời gian ân hạn.
Con trỏ ZZ0000ZZ tham chiếu lệnh gọi lại đầu tiên hoặc là ZZ0001ZZ nếu danh sách không chứa lệnh gọi lại (ZZ0007ZZ giống như trống). Mỗi phần tử của mảng ZZ0002ZZ đều tham chiếu đến ZZ0003ZZ con trỏ của lệnh gọi lại cuối cùng trong phân đoạn tương ứng của danh sách, hoặc con trỏ ZZ0004ZZ của danh sách nếu phân đoạn đó và tất cả các phân đoạn trước đó phân đoạn trống. Nếu đoạn tương ứng trống nhưng một số đoạn trước không trống thì phần tử mảng giống hệt với tiền thân của nó. Các cuộc gọi lại cũ hơn ở gần đầu danh sách hơn và các cuộc gọi lại mới được thêm vào ở phần đuôi. Mối quan hệ này giữa Con trỏ ZZ0005ZZ, mảng ZZ0006ZZ và các lệnh gọi lại được hiển thị trong sơ đồ này:
Trong hình này, con trỏ ZZ0000ZZ tham chiếu lệnh gọi lại RCU đầu tiên trong danh sách. Phần tử mảng ZZ0001ZZ tham chiếu đến Bản thân con trỏ ZZ0002ZZ, cho biết rằng không có lệnh gọi lại nào được sẵn sàng kêu gọi. Tham chiếu phần tử mảng ZZ0003ZZ gọi lại Con trỏ ZZ0004ZZ của CB 2, cho biết rằng CB 1 và CB 2 cả hai đều đang chờ đợi thời gian ân hạn hiện tại, cho hoặc nhận có thể những bất đồng về chính xác thời gian gia hạn nào là thời gian hiện tại. các Phần tử mảng ZZ0005ZZ tham chiếu cùng RCU gọi lại mà ZZ0006ZZ thực hiện, điều này cho biết rằng không có cuộc gọi lại nào đang chờ trong thời gian gia hạn RCU tiếp theo. các Phần tử mảng ZZ0007ZZ tham chiếu ZZ0008ZZ của CB 4 con trỏ, cho biết rằng tất cả các cuộc gọi lại RCU còn lại vẫn chưa đã được chỉ định vào thời gian gia hạn RCU. Lưu ý rằng Phần tử mảng ZZ0009ZZ luôn tham chiếu RCU cuối cùng con trỏ ZZ0010ZZ của lệnh gọi lại trừ khi danh sách gọi lại trống, trong trường hợp này nó tham chiếu đến con trỏ ZZ0011ZZ.
Có thêm một trường hợp đặc biệt quan trọng đối với Phần tử mảng ZZ0000ZZ: Nó có thể là ZZ0001ZZ khi điều này danh sách là ZZ0002ZZ. Danh sách bị vô hiệu hóa khi CPU tương ứng bị vô hiệu hóa ngoại tuyến hoặc khi các cuộc gọi lại của CPU tương ứng được chuyển sang kthread, cả hai đều được mô tả ở nơi khác.
CPU chuyển các lệnh gọi lại của chúng từ ZZ0000ZZ sang ZZ0001ZZ tới ZZ0002ZZ tới ZZ0003ZZ liệt kê các phân đoạn khi thời gian gia hạn tăng lên.
Mảng ZZ0000ZZ ghi lại các số trong thời gian gia hạn tương ứng với các phân đoạn danh sách. Đây là điều cho phép các CPU khác nhau có các ý tưởng về thời gian gia hạn hiện tại trong khi vẫn tránh được việc gọi lại sớm các cuộc gọi lại của họ. Đặc biệt, điều này cho phép CPU không hoạt động trong thời gian dài để xác định cuộc gọi lại nào của họ đã sẵn sàng để được gọi sau khi thức tỉnh lại.
Bộ đếm ZZ0000ZZ chứa số lượng cuộc gọi lại trong ZZ0001ZZ, và ZZ0002ZZ chứa số lượng các cuộc gọi lại đó chỉ được biết đến với bộ nhớ trống và do đó lệnh gọi của nó có thể được thực hiện một cách an toàn hoãn lại.
Quan trọng
Trường ZZ0000ZZ xác định xem có hay không không có cuộc gọi lại nào được liên kết với ZZ0001ZZ này cấu trúc, ZZ0012ZZ con trỏ ZZ0002ZZ. Lý do cho điều này là tất cả các lệnh gọi lại sẵn sàng gọi (nghĩa là các lệnh gọi trong ZZ0003ZZ phân đoạn) được trích xuất cùng một lúc tại thời điểm gọi lại (ZZ0004ZZ), do đó ZZ0005ZZ có thể được đặt thành NULL nếu có không có lệnh gọi lại nào chưa được thực hiện còn lại trong ZZ0006ZZ. Nếu việc gọi lại phải được hoãn lại, ví dụ, bởi vì một quy trình có mức độ ưu tiên cao vừa được kích hoạt trên CPU này, sau đó các quy trình còn lại các cuộc gọi lại được đặt trở lại trên phân đoạn ZZ0007ZZ và ZZ0008ZZ một lần nữa chỉ điểm bắt đầu của phân đoạn. Tóm lại, trường đầu có thể ngắn gọn là ZZ0009ZZ mặc dù CPU có lệnh gọi lại trình bày suốt thời gian qua. Vì vậy, việc kiểm tra các Con trỏ ZZ0010ZZ cho ZZ0011ZZ.
Ngược lại, số lượng ZZ0000ZZ và ZZ0001ZZ chỉ được điều chỉnh sau khi các cuộc gọi lại tương ứng đã được gọi. Điều này có nghĩa là Số lượng ZZ0002ZZ chỉ bằng 0 nếu cấu trúc ZZ0003ZZ thực sự không có cuộc gọi lại. Tất nhiên, lấy mẫu CPU của ZZ0004ZZ số lượng yêu cầu sử dụng cẩn thận sự đồng bộ hóa thích hợp, ví dụ: rào cản trí nhớ. Sự đồng bộ hóa này có thể hơi tinh tế, đặc biệt trong trường hợp ZZ0005ZZ.
Cấu trúc ZZ0000ZZ¶
ZZ0000ZZ duy trì trạng thái per-CPU cho hệ thống con RCU. các các trường trong cấu trúc này chỉ có thể được truy cập từ CPU tương ứng (và từ việc truy tìm) trừ khi có quy định khác. Cấu trúc này là trọng tâm phát hiện trạng thái không hoạt động và xếp hàng gọi lại RCU. Nó cũng theo dõi mối quan hệ của nó với cấu trúc ZZ0001ZZ lá tương ứng với cho phép truyền các trạng thái không hoạt động hiệu quả hơn lên ZZ0002ZZ cây kết hợp Giống như cấu trúc ZZ0003ZZ, nó cung cấp một địa chỉ cục bộ bản sao thông tin trong thời gian gia hạn để cho phép đồng bộ hóa miễn phí truy cập thông tin này từ CPU tương ứng. Cuối cùng, điều này cấu trúc ghi lại trạng thái không hoạt động trong quá khứ cho CPU tương ứng và cũng theo dõi số liệu thống kê.
Các trường của cấu trúc ZZ0000ZZ được thảo luận riêng lẻ và theo nhóm, trong các phần sau.
Kết nối với các cấu trúc dữ liệu khác¶
Phần này của cấu trúc ZZ0000ZZ được khai báo như sau:
- 1 CPU int;
2 cấu trúc rcu_node *mynode; 3 grpmask dài không dấu; 4 bool đã trực tuyến;
Trường ZZ0000ZZ chứa số CPU tương ứng và Trường ZZ0001ZZ tham chiếu cấu trúc ZZ0002ZZ tương ứng. ZZ0003ZZ được sử dụng để truyền các trạng thái tĩnh lên quá trình kết hợp cây. Hai trường này là hằng số và do đó không yêu cầu đồng bộ hóa.
Trường ZZ0000ZZ biểu thị bit trong ZZ0001ZZ tương ứng với cấu trúc ZZ0002ZZ này và cũng được sử dụng khi lan truyền trạng thái tĩnh. Cờ ZZ0003ZZ được đặt bất cứ khi nào CPU tương ứng xuất hiện trực tuyến, có nghĩa là việc theo dõi các lỗi gỡ lỗi không cần loại bỏ bất kỳ cấu trúc ZZ0004ZZ nào mà cờ này không có thiết lập.
Theo dõi trạng thái không hoạt động và thời gian gia hạn¶
Phần này của cấu trúc ZZ0000ZZ được khai báo như sau:
- 1 gp_seq dài không dấu;
2 gp_seq_ Need dài không dấu; 3 bool cpu_no_qs; 4 bool core_needs_qs; 5 bool gpwrap;
Trường ZZ0000ZZ là bản sao của trường cùng tên trong cấu trúc ZZ0001ZZ và ZZ0002ZZ. các Trường ZZ0003ZZ là bản sao của trường tương tự tên trong cấu trúc rcu_node. Mỗi người có thể tụt lại phía sau một người ZZ0004ZZ tương đương, nhưng ở ZZ0005ZZ và Hạt nhân ZZ0006ZZ có thể bị tụt lại phía sau tùy ý so với CPU trong chế độ dyntick-idle (nhưng các bộ đếm này sẽ bắt kịp khi thoát khỏi chế độ dyntick-không tải). Nếu hai bit thấp hơn của ZZ0007ZZ nhất định ZZ0008ZZ của cấu trúc bằng 0, thì cấu trúc ZZ0009ZZ này tin rằng RCU không hoạt động.
+--------------------------------------------------------------------------------------- + ZZ0002ZZ +--------------------------------------------------------------------------------------- + ZZ0003ZZ ZZ0004ZZ ZZ0005ZZ +--------------------------------------------------------------------------------------- + ZZ0006ZZ +--------------------------------------------------------------------------------------- + ZZ0007ZZ ZZ0008ZZ ZZ0009ZZ ZZ0010ZZ ZZ0011ZZ ZZ0012ZZ ZZ0013ZZ +--------------------------------------------------------------------------------------- +
Cờ ZZ0000ZZ cho biết CPU chưa vượt qua qua trạng thái không hoạt động, trong khi cờ ZZ0001ZZ biểu thị rằng lõi RCU cần trạng thái không hoạt động từ CPU tương ứng. Trường ZZ0002ZZ chỉ ra rằng CPU tương ứng vẫn được giữ nguyên không hoạt động quá lâu khiến bộ đếm ZZ0003ZZ có nguy cơ bị tràn, điều này sẽ khiến CPU bỏ qua các giá trị của bộ đếm trên lần thoát tiếp theo khỏi chế độ chờ.
Xử lý gọi lại RCU¶
Trong trường hợp không có sự kiện CPU-hotplug, lệnh gọi lại RCU sẽ được gọi bởi cùng CPU đã đăng ký chúng. Đây thực sự là một địa phương bộ đệm tối ưu hóa: lệnh gọi lại có thể và thực sự được gọi trên các CPU không phải là một trong đó đã đăng ký chúng. Rốt cuộc, nếu CPU đã đăng ký một địa chỉ nhất định cuộc gọi lại đã ngoại tuyến trước khi cuộc gọi lại có thể được gọi, ở đó thực sự không còn lựa chọn nào khác.
Phần này của cấu trúc ZZ0000ZZ được khai báo như sau:
- 1 danh sách cblist rcu_segcblist;
2 qlen_last_fqs_check dài; 3 n_cbs_invoked dài không dấu; 4 n_nocbs_invoked dài không dấu; 5 n_cbs_orphaned dài không dấu; 6 n_cbs_adopted dài không dấu; 7 n_force_qs_snap dài không dấu; 8 giới hạn dài;
Cấu trúc ZZ0000ZZ là danh sách gọi lại được phân đoạn được mô tả trước đó. CPU nâng cao các lệnh gọi lại trong cấu trúc ZZ0001ZZ của nó bất cứ khi nào nó thông báo rằng một thời gian gia hạn RCU khác đã hoàn thành. CPU phát hiện việc hoàn thành thời gian gia hạn RCU bằng cách nhận thấy rằng giá trị của trường ZZ0003ZZ của cấu trúc ZZ0002ZZ của nó khác với trường của cấu trúc lá ZZ0004ZZ của nó. Hãy nhớ lại rằng mỗi ZZ0005ZZ Trường ZZ0006ZZ của cấu trúc được cập nhật ở phần đầu và phần cuối của từng thời gian ân hạn.
ZZ0000ZZ và ZZ0001ZZ phối hợp buộc ZZ0002ZZ và bạn bè phải chuyển sang trạng thái không hoạt động khi danh sách gọi lại phát triển quá dài.
ZZ0000ZZ, ZZ0001ZZ và ZZ0002ZZ các trường đếm số lượng cuộc gọi lại được gọi, được gửi đến các CPU khác khi CPU này ngoại tuyến và được nhận từ các CPU khác khi các CPU khác CPU ngoại tuyến. ZZ0003ZZ được sử dụng khi CPU các cuộc gọi lại được giảm tải xuống một kthread.
Cuối cùng, bộ đếm ZZ0000ZZ là số lần gọi lại RCU tối đa có thể được gọi vào một thời điểm nhất định.
Xử lý nhàn rỗi Dyntick¶
Phần này của cấu trúc ZZ0000ZZ được khai báo như sau:
- 1 int đang xem_snap;
2 dynticks_fqs dài không dấu;
Trường ZZ0000ZZ được sử dụng để chụp ảnh nhanh trạng thái không tải dyntick tương ứng của CPU khi buộc các trạng thái không hoạt động, và do đó được truy cập từ các CPU khác. Cuối cùng, Trường ZZ0001ZZ dùng để đếm số lần CPU này được xác định là ở trạng thái không hoạt động và được sử dụng để theo dõi và mục đích gỡ lỗi.
Phần này của cấu trúc rcu_data được khai báo như sau:
- 1 tổ dài;
2 nmi_lồng dài; 3 dyntick nguyên tử; 4 bool rcu_need_heavy_qs; 5 bool rcu_surgical_qs;
Các trường này trong cấu trúc rcu_data duy trì trạng thái không hoạt động trên mỗi CPU trạng thái cho CPU tương ứng. Các trường chỉ có thể được truy cập từ CPU tương ứng (và từ truy tìm) trừ khi có quy định khác.
Trường ZZ0000ZZ đếm độ sâu lồng ghép của quy trình thực thi, sao cho trong trường hợp bình thường bộ đếm này có giá trị bằng 0 hoặc một. NMI, irq và công cụ theo dõi được tính bằng Trường ZZ0001ZZ. Bởi vì NMI không thể bị che giấu nên những thay đổi biến này phải được thực hiện cẩn thận bằng thuật toán được cung cấp bởi Andy Lutomirski. Quá trình chuyển đổi ban đầu từ trạng thái không hoạt động sẽ thêm một, và các chuyển tiếp lồng nhau thêm hai, sao cho mức độ lồng ghép là năm được biểu thị bằng giá trị ZZ0002ZZ là chín. quầy này do đó có thể được coi là đếm số lý do tại sao điều này CPU không được phép vào chế độ không tải, ngoại trừ chuyển đổi cấp độ quá trình.
Tuy nhiên, hóa ra là khi chạy trong bối cảnh kernel không nhàn rỗi, Nhân Linux hoàn toàn có khả năng nhập các trình xử lý ngắt mà không bao giờ thoát ra và có lẽ ngược lại. Vì vậy, bất cứ khi nào Trường ZZ0000ZZ được tăng lên từ 0, Trường ZZ0001ZZ được đặt thành số dương lớn và bất cứ khi nào trường ZZ0002ZZ giảm xuống 0, trường ZZ0003ZZ được đặt thành 0. Giả sử rằng số lượng các ngắt lồng sai không đủ để làm tràn bộ nhớ bộ đếm, phương pháp này sẽ sửa trường ZZ0004ZZ mỗi khi CPU tương ứng bước vào vòng lặp nhàn rỗi từ quá trình bối cảnh.
Trường ZZ0000ZZ đếm các lần chuyển tiếp của CPU tương ứng sang và từ chế độ dyntick-idle hoặc chế độ người dùng, để bộ đếm này có giá trị chẵn khi CPU ở chế độ không tải hoặc chế độ người dùng và giá trị lẻ giá trị khác. Cần phải tính các chuyển đổi sang/từ chế độ người dùng để biết hỗ trợ các dấu kiểm thích ứng ở chế độ người dùng (xem Tài liệu/bộ hẹn giờ/no_hz.rst).
Trường ZZ0000ZZ được sử dụng để ghi lại thực tế là Mã lõi RCU thực sự muốn thấy trạng thái không hoạt động từ tương ứng với CPU, nhiều đến mức sẵn sàng yêu cầu hoạt động truy cập dyntick hạng nặng. Cờ này được kiểm tra bởi RCU chuyển ngữ cảnh và mã ZZ0001ZZ, cung cấp tạm thời nhàn rỗi để đáp lại.
Cuối cùng, trường ZZ0000ZZ được sử dụng để ghi lại thực tế rằng mã lõi RCU thực sự muốn thấy trạng thái không hoạt động từ CPU tương ứng, với các trường khác cho biết cách thật tệ là RCU muốn trạng thái không hoạt động này. Cờ này được kiểm tra bởi RCU đường dẫn chuyển ngữ cảnh (ZZ0001ZZ) và cond_resched mã.
+--------------------------------------------------------------------------------------- + ZZ0004ZZ +--------------------------------------------------------------------------------------- + ZZ0005ZZ ZZ0006ZZ ZZ0007ZZ +--------------------------------------------------------------------------------------- + ZZ0008ZZ +--------------------------------------------------------------------------------------- + ZZ0009ZZ ZZ0010ZZ ZZ0011ZZ +--------------------------------------------------------------------------------------- +
Các trường bổ sung có sẵn cho một số bản dựng có mục đích đặc biệt và được được thảo luận riêng.
Cấu trúc ZZ0000ZZ¶
Mỗi cấu trúc ZZ0000ZZ đại diện cho một lệnh gọi lại RCU. Những cấu trúc này thường được nhúng trong các cấu trúc dữ liệu được bảo vệ RCU có thuật toán sử dụng thời gian gia hạn không đồng bộ. Ngược lại, khi sử dụng thuật toán chặn chờ thời gian gia hạn RCU, người dùng RCU không cần cung cấp cấu trúc ZZ0001ZZ.
Cấu trúc ZZ0000ZZ có các trường như sau:
Trường ZZ0000ZZ được sử dụng để liên kết các cấu trúc ZZ0001ZZ cùng nhau trong các danh sách trong cấu trúc ZZ0002ZZ. ZZ0003ZZ trường là một con trỏ tới hàm được gọi khi lệnh gọi lại được thực hiện sẵn sàng được gọi và hàm này được truyền một con trỏ tới Cấu trúc ZZ0004ZZ. Tuy nhiên, ZZ0005ZZ sử dụng ZZ0006ZZ trường để ghi lại phần bù của cấu trúc ZZ0007ZZ trong kèm theo cấu trúc dữ liệu được bảo vệ RCU.
Cả hai trường này đều được RCU sử dụng nội bộ. Từ quan điểm của Người dùng RCU, cấu trúc này là một “cookie” mờ đục.
+--------------------------------------------------------------------------------------- + ZZ0005ZZ +--------------------------------------------------------------------------------------- + ZZ0006ZZ ZZ0007ZZ ZZ0008ZZ +--------------------------------------------------------------------------------------- + ZZ0009ZZ +--------------------------------------------------------------------------------------- + ZZ0010ZZ ZZ0011ZZ ZZ0012ZZ ZZ0013ZZ ZZ0014ZZ +--------------------------------------------------------------------------------------- +
Các trường cụ thể của RCU trong cấu trúc ZZ0000ZZ¶
Việc triển khai ZZ0000ZZ sử dụng một số trường bổ sung trong cấu trúc ZZ0001ZZ:
- 1 #ifdef CONFIG_PREEMPT_RCU
2 int rcu_read_lock_nesting; 3 đoàn rcu_special rcu_read_unlock_special; 4 cấu trúc list_head rcu_node_entry; 5 cấu trúc rcu_node rcu_blocked_node; 6 #endif / #ifdef CONFIG_PREEMPT_RCU */ 7 #ifdef CONFIG_TASKS_RCU 8 rcu_tasks_nvcsw dài không dấu; 9 bool rcu_tasks_holdout;
10 cấu trúc list_head rcu_tasks_holdout_list; 11 int rcu_tasks_idle_cpu; 12 #endif /* #ifdef CONFIG_TASKS_RCU */
Trường ZZ0000ZZ ghi lại mức lồng nhau cho RCU các phần quan trọng phía đọc và trường ZZ0001ZZ là một bitmask ghi lại các điều kiện đặc biệt yêu cầu ZZ0002ZZ để làm công việc bổ sung. ZZ0003ZZ trường được sử dụng để tạo danh sách các tác vụ đã bị chặn trong preemptible-RCU phần quan trọng bên đọc và Trường ZZ0004ZZ tham chiếu cấu trúc ZZ0005ZZ có liệt kê tác vụ này là thành viên của hoặc ZZ0006ZZ nếu nó không bị chặn trong một preemptible-RCU phần quan trọng bên đọc.
Trường ZZ0000ZZ theo dõi số lượng bối cảnh tự nguyện các chuyển đổi mà tác vụ này đã trải qua khi bắt đầu nhiệm vụ hiện tại nhiệm vụ-RCU thời gian gia hạn, ZZ0001ZZ được đặt nếu hiện tại nhiệm vụ-RCU thời gian gia hạn đang chờ nhiệm vụ này, ZZ0002ZZ là một phần tử danh sách thực hiện nhiệm vụ này trên danh sách giữ lại và ZZ0003ZZ theo dõi CPU nào tác vụ nhàn rỗi đang chạy, nhưng chỉ khi tác vụ đó hiện đang chạy thì là nếu CPU hiện không hoạt động.
Hàm truy cập¶
Danh sách sau đây cho thấy ZZ0000ZZ, ZZ0001ZZ và ZZ0002ZZ chức năng và macro:
- 1 cấu trúc tĩnh rcu_node *rcu_get_root(struct rcu_state *rsp)
2 { 3 trả về &rsp->node[0]; 4 } 5 6 #define rcu_for_each_node_breadth_first(rsp, rnp) 7 cho ((rnp) = &(rsp)->node[0]; 8 (rnp) < &(rsp)->node[NUM_RCU_NODES]; (rnp)++) 9
10 #define rcu_for_each_leaf_node(rsp, rnp) 11 cho ((rnp) = (rsp)->level[NUM_RCU_LVLS - 1]; 12 (rnp) < &(rsp)->node[NUM_RCU_NODES]; (rnp)++)
ZZ0000ZZ chỉ đơn giản trả về một con trỏ tới phần tử đầu tiên của Mảng ZZ0002ZZ của cấu trúc ZZ0001ZZ được chỉ định, là mảng cấu trúc gốc ZZ0003ZZ.
Như đã lưu ý trước đó, macro ZZ0000ZZ sử dụng lợi thế của cách bố trí các cấu trúc ZZ0001ZZ trong Mảng ZZ0003ZZ của cấu trúc ZZ0002ZZ, thực hiện thao tác theo chiều rộng duyệt bằng cách duyệt mảng theo thứ tự. Tương tự, các Macro ZZ0004ZZ chỉ đi qua phần cuối cùng của mảng, do đó chỉ đi qua các cấu trúc ZZ0005ZZ lá.
+--------------------------------------------------------------------------------------- + ZZ0005ZZ +--------------------------------------------------------------------------------------- + ZZ0006ZZ ZZ0007ZZ +--------------------------------------------------------------------------------------- + ZZ0008ZZ +--------------------------------------------------------------------------------------- + ZZ0009ZZ ZZ0010ZZ +--------------------------------------------------------------------------------------- +
Bản tóm tắt¶
Vì vậy, trạng thái của RCU được biểu thị bằng cấu trúc ZZ0000ZZ, chứa một cây kết hợp các cấu trúc ZZ0001ZZ và ZZ0002ZZ. Cuối cùng, trong các hạt nhân ZZ0003ZZ, trạng thái không hoạt động của mỗi CPU được theo dõi bởi các trường liên quan đến dynticks trong cấu trúc ZZ0004ZZ. Nếu bạn đã làm được đến mức này, bạn đã chuẩn bị tốt để đọc mã hướng dẫn trong các bài viết khác trong loạt bài này.
Lời cảm ơn¶
Tôi nợ Cyrill Gorcunov, Mathieu Desnoyers, Dhaval Giani, Paul Turner, Abhishek Srivastava, Matt Kowalczyk và Serge Hallyn cho giúp tôi đưa tài liệu này vào trạng thái dễ đọc hơn.
Tuyên bố pháp lý¶
Tác phẩm này thể hiện quan điểm của tác giả và không nhất thiết đại diện cho quan điểm của IBM.
Linux là nhãn hiệu đã đăng ký của Linus Torvalds.
Tên công ty, sản phẩm và dịch vụ khác có thể là nhãn hiệu hoặc dịch vụ dấu ấn của người khác.