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/.
Khóa bài học¶
Bài 1: Khóa xoay¶
Nguyên thủy cơ bản nhất để khóa là spinlock:
DEFINE_SPINLOCK tĩnh (xxx_lock);
cờ dài không dấu;
- spin_lock_irqsave(&xxx_lock, flag);
... critical section here ..
spin_unlock_irqrestore(&xxx_lock, flag);
Ở trên luôn an toàn. Nó sẽ vô hiệu hóa các ngắt _locally_, nhưng Bản thân spinlock sẽ đảm bảo khóa toàn cục, vì vậy nó sẽ đảm bảo rằng chỉ có một luồng điều khiển trong (các) vùng được bảo vệ bởi luồng đó khóa. Điều này cũng hoạt động tốt ngay cả trong UP, vì vậy mã _không_ cần lo lắng về các vấn đề UP so với SMP: các khóa xoay hoạt động chính xác trong cả hai.
NOTE! Ý nghĩa của spin_locks đối với bộ nhớ được mô tả thêm trong:
Tài liệu/bộ nhớ-barriers.txt
Hoạt động ACQUIRE.
Hoạt động RELEASE.
Những điều trên thường khá đơn giản (bạn thường chỉ cần và muốn chỉ một spinlock cho hầu hết mọi thứ - sử dụng nhiều hơn một spinlock có thể khiến mọi thứ trở nên khó khăn phức tạp hơn nhiều và thậm chí còn chậm hơn và thường chỉ có giá trị đối với các chuỗi mà ZZ0000ZZ của bạn cần được tách ra: hãy tránh nó bằng mọi giá nếu bạn không chắc chắn).
Đây thực sự là phần thực sự khó khăn duy nhất về spinlocks: một khi bạn bắt đầu bằng cách sử dụng spinlocks, chúng có xu hướng mở rộng sang các khu vực mà bạn có thể không nhận thấy trước đây, bởi vì bạn phải đảm bảo rằng các khóa xoay bảo vệ chính xác cấu trúc dữ liệu chia sẻ ZZ0000ZZ chúng được sử dụng. Hầu hết các spinlocks dễ dàng thêm vào những nơi hoàn toàn độc lập với mã khác (đối với ví dụ: cấu trúc dữ liệu trình điều khiển nội bộ mà không ai khác từng chạm vào).
- NOTE! Khóa xoay chỉ an toàn khi ZZ0000ZZ sử dụng chính khóa đó
để thực hiện khóa trên CPU, điều này ngụ ý rằng EVERYTHING chạm vào một biến chia sẻ phải đồng ý về spinlock mà họ muốn để sử dụng.
Bài học 2: spinlocks của người đọc-người viết.¶
Nếu việc truy cập dữ liệu của bạn có kiểu mẫu rất tự nhiên mà bạn thường có xu hướng để đọc chủ yếu từ các biến được chia sẻ, khóa trình đọc-ghi (rw_lock) các phiên bản spinlocks đôi khi rất hữu ích. Họ cho phép nhiều độc giả ở cùng một khu vực quan trọng cùng một lúc, nhưng nếu ai đó muốn để thay đổi các biến, nó phải có khóa ghi độc quyền.
- NOTE! khóa đầu đọc-ghi yêu cầu nhiều hoạt động bộ nhớ nguyên tử hơn
spinlock đơn giản. Trừ khi phần quan trọng của người đọc dài, bạn tốt hơn hết là chỉ sử dụng spinlocks.
Các quy trình trông giống như trên:
rwlock_t xxx_lock = __RW_LOCK_UNLOCKED(xxx_lock);
cờ dài không dấu;
- read_lock_irqsave(&xxx_lock, cờ);
read_unlock_irqrestore(&xxx_lock, flag);
- write_lock_irqsave(&xxx_lock, flag);
write_unlock_irqrestore(&xxx_lock, flag);
Loại khóa trên có thể hữu ích cho các cấu trúc dữ liệu phức tạp như danh sách liên kết, đặc biệt là tìm kiếm các mục mà không thay đổi danh sách chính nó. Khóa đọc cho phép nhiều người đọc đồng thời. Bất cứ điều gì ZZ0000ZZ danh sách sẽ phải lấy khóa ghi.
- NOTE! RCU tốt hơn cho việc duyệt danh sách nhưng yêu cầu phải cẩn thận
chú ý đến chi tiết thiết kế (xem Using RCU to Protect Read-Mostly Linked Lists).
Ngoài ra, bạn không thể “nâng cấp” khóa đọc thành khóa ghi, vì vậy nếu bạn ở _any_ cần thực hiện bất kỳ thay đổi nào (ngay cả khi bạn không thực hiện việc đó mọi lúc), bạn có để có được khóa ghi ngay từ đầu.
- NOTE! Chúng tôi đang nỗ lực loại bỏ các vấn đề liên quan đến trình đọc-ghi trong hầu hết các
trường hợp, vì vậy xin vui lòng không thêm một trường hợp mới mà không có sự đồng thuận. (Thay vào đó, hãy xem RCU Concepts để biết thông tin đầy đủ.)
Bài học 3: xem lại spinlocks.¶
Các nguyên hàm khóa xoay đơn ở trên không phải là những nguyên thủy duy nhất. Họ là những thứ an toàn nhất và có thể hoạt động trong mọi hoàn cảnh, nhưng một phần ZZ0000ZZ chúng an toàn và cũng khá chậm. Họ chậm hơn hơn mức cần thiết vì họ phải vô hiệu hóa các ngắt (đây chỉ là một lệnh duy nhất trên x86, nhưng nó là một lệnh đắt tiền - và trên các kiến trúc khác, nó có thể tệ hơn).
Nếu bạn gặp trường hợp phải bảo vệ cấu trúc dữ liệu trên một số CPU và bạn muốn sử dụng khóa xoay mà bạn có thể sử dụng phiên bản rẻ hơn của spinlocks. IFF bạn biết rằng spinlocks là không bao giờ được sử dụng trong các trình xử lý ngắt, bạn có thể sử dụng các phiên bản không phải irq
- spin_lock(&lock);
...
spin_unlock(&lock);
(và tất nhiên cả các phiên bản đọc-ghi tương đương). Spinlock sẽ đảm bảo cùng một loại quyền truy cập độc quyền và nó sẽ nhanh hơn nhiều. Điều này hữu ích nếu bạn biết rằng dữ liệu được đề cập chỉ bao giờ được thao tác từ một “bối cảnh quá trình”, tức là không có sự gián đoạn nào liên quan.
Những lý do bạn không được sử dụng các phiên bản này nếu bạn bị gián đoạn chơi với spinlock là bạn có thể gặp bế tắc
- spin_lock(&lock);
- ...
- <- interrupt comes in:
spin_lock(&lock);
trong đó một ngắt cố gắng khóa một biến đã bị khóa. Điều này ổn nếu ngắt khác xảy ra trên một CPU khác, nhưng sẽ không ổn nếu ngắt xảy ra trên cùng một CPU đã giữ khóa, bởi vì khóa rõ ràng sẽ không bao giờ được giải phóng (vì ngắt đang chờ đối với khóa và người giữ khóa bị gián đoạn do ngắt và sẽ không tiếp tục cho đến khi ngắt được xử lý).
(Đây cũng là lý do tại sao các phiên bản irq của spinlocks chỉ cần để vô hiệu hóa các ngắt _local_ - bạn có thể sử dụng khóa spin trong các ngắt trên các CPU khác, vì một ngắt trên một CPU khác không làm gián đoạn CPU giữ khóa để người giữ khóa có thể tiếp tục và cuối cùng nhả khóa).
Linus
Thông tin tham khảo:¶
Để khởi tạo động, hãy sử dụng spin_lock_init() hoặc rwlock_init() làm
thích hợp:
- spinlock_t xxx_lock;
rwlock_t xxx_rw_lock;
- int tĩnh __init xxx_init(void)
- {
spin_lock_init(&xxx_lock); rwlock_init(&xxx_rw_lock); ...
}
module_init(xxx_init);
Để khởi tạo tĩnh, hãy sử dụng DEFINE_SPINLOCK() / DEFINE_RWLOCK() hoặc
__SPIN_LOCK_UNLOCKED() / __RW_LOCK_UNLOCKED() nếu phù hợp.