linux内核同步机制 rcu_linux rcu机制详解_linux内核同步互斥机制 - 腾讯云开发者社区

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内核同步机制

关于同步理论的一些基本概念临界区（critical area）: 访问或操作共享数据的代码段简单理解：synchronized大括号中部分（原子性）竞争条件（race conditions）两个线程同时拥有临界区的执行权...数据不一致：（data unconsistency）由竞争条件引起的数据破坏同步（synchronization）避免race conditions 锁：完成同步的手段（门锁，门后是临界区，只允许一个线程存在...）上锁解锁必须具备原子性原子性（象原子一样不可分割的操作）有序性（禁止指令重排）可见性（一个线程内的修改，另一个线程可见）内核同步常用方法原子操作 – 内核中类似于AtomicXXX，位于... 自旋锁 – 内核中通过汇编支持的cas，位于读-写自旋 – 类似于ReadWriteLock，可同时读，只能一个写读的时候是共享锁，...（早期，现在已经不用）顺序锁（linux 2.6内核新增）： – 线程可以挂起的读写自旋锁序列计数器（从0开始，写时增加(+1)，写完释放(+1)，读前发现单数，说明有写线程，等待，读前读后序列一样

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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。...为此RCU机制提供了相应的API来实现这个功能。

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linux 内核同步机制使用

Linux 内核中的同步机制：原子操作、信号量、读写信号量、自旋锁的API、大内核锁、读写锁、大读者锁、RCU和顺序锁。...1、介绍在现代操作系统里，同一时间可能有多个内核执行流在执行，即使单CPU内核也需要一些同步机制来同步不同执行单元对共享的数据的访问。...主流的Linux内核中的同步机制包括：原子操作信号量（semaphore）读写信号量（rw_semaphore）自旋锁spinlock 大内核锁BKL(Big Kernel Lock) 读写锁rwlock...3、信号量（semaphore） Linux内核的信号量在概念和原理上与用户态的System V的IPC机制信号量是一样的，但是它绝不可能在内核之外使用，因此它与System V的IPC机制信号量毫不相干...如果被保护的共享资源只在进程上下文和tasklet或timer上下文访问，那么应该使用与上面情况相同的获得和释放锁的宏，因为tasklet(linux中断处理机制中的软中断延迟机制)和timer是用软中断实现的

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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内核同步机制之completion

Linux内核同步机制之completion 内核编程中常见的一种模式是，在当前线程之外初始化某个活动，然后等待该活动的结束。...这个活动可能是，创建一个新的内核线程或者新的用户空间进程、对一个已有进程的某个请求，或者某种类型的硬件动作，等等。在这种情况下，我们可以使用信号量来同步这两个任务。...然而，内核中提供了另外一种机制——completion接口。Completion是一种轻量级的机制，他允许一个线程告诉另一个线程某个工作已经完成。...内核也是这样做的。...linux/kernel.h> #include #include #include MODULE_LICENSE

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linux内核级同步机制--futex

在面试中关于多线程同步，你必须要思考的问题一文中，我们知道glibc的pthread_cond_timedwait底层是用linux futex机制实现的。...理想的同步机制应该是没有锁冲突时在用户态利用原子指令就解决问题，而需要挂起等待时再使用内核提供的系统调用进行睡眠与唤醒。...为了解决上述问题，linux内核引入了futex机制，futex主要包括等待和唤醒两个方法：futex_wait和futex_wake，其定义如下 //uaddr指向一个地址，val代表这个地址期待的值...本文将深入分析futex的实现，让读者对于锁的最底层实现方式有直观认识，再结合之前的两篇文章（关于同步的一点思考-上和关于同步的一点思考-下）能对操作系统的同步机制有个全面的理解。...End Java中的ReentrantLock,Object.wait和Thread.sleep等等底层都是用futex进行线程同步，理解futex的实现能帮助你更好的理解与使用这些上层的同步机制。

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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。...尤其是当使用了自旋锁保护RCU禁止多个写操作的并发访问的时候。（3）调用synchronize_rcu，等待所有的读操作都离开临界代码段，完成同步。...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。...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。...不同于其他的同步机制，它允许多个读者同时访问共享数据，而且读者的性能不会受影响（“随意读”），读者与写者之间也不需要同步机制（但需要“复制后再写”），但如果存在多个写者时，在写者把更新后的“副本”覆盖到原数据时...，写者与写者之间需要利用其他同步机制保证同步。...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。

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Linux内核同步机制之（一）：原子操作

在多CPU体系结构中，运行在两个CPU上的两个内核控制路径同时并行执行上面操作序列，有可能发生下面的场景： ?...二、对策对于那些有多个内核控制路径进行read-modify-write的变量，内核提供了一个特殊的类型atomic_t，具体定义如下： ?...三、ARM中的实现我们以atomic_add为例，描述linux kernel中原子操作的具体代码实现细节： ?...ldr和str这两条指令大家都是非常的熟悉了，后缀的ex表示Exclusive，是ARMv7提供的为了实现同步的汇编指令。..."Linux阅码场"是专业的Linux及系统软件技术交流社区，企业和Linux人才的连接枢纽。

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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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RCU 机制_NRPS作用机制

《RCU是什么？》第一部分概述 Read-copy update (RCU) 是一种 2002 年 10 月被引入到内核当中的同步机制。...通过允许在更新的同时读数据，RCU 提高了同步机制的可伸缩性（scalability）。...这些机制将工作分发到了读和更新路径上，以保证读路径可以极快地运行。在某些场合（非抢占内核），RCU 的读方没有任何性能负担。问题1：seqlock 不是也允许读线程和更新线程并发工作么？...(&p->list, &head); 第15行被使用某种同步机制保护住了，通常是某种所，以组织多个 list_add() 实例并发执行。...(&p->list, &head); 和上面一样，第15行一定使用了锁或其他某种同步机制。

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Linux内核同步机制之（二）：Per-CPU变量

作者：郭健出处：wowotech 前文：Linux内核同步机制之（一）：原子操作一、源由：为何引入Per-CPU变量？...虽然对性能造成影响，但是系统必须这么做，因为需要维持cache的同步。将一个共享memory变成Per-CPU memory本质上是一个耗费更多memory来解决performance的方法。...目前的内核的做法是在访问Per-CPU变量的时候disable preemptive，虽然没有能够完全避免使用锁的机制（disable preemptive也是一种锁的机制），但毫无疑问，这是一种代价比较小的锁...在include/linux/percpu.h文件中，定义了内核其他模块要使用per cpu机制使用的接口API以及相关数据结构的定义。..."Linux阅码场"是专业的Linux及系统软件技术交流社区，企业和Linux人才的连接枢纽。

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Linux内核同步机制之（五）：Read Write spin lock

无他，仅仅是为了增加内核的并发，从而增加性能而已。...需要说明的是Linux内核同步机制之（四）：spin lock是本文的基础，请先阅读该文档以便保证阅读的畅顺。...内核支持多种文件系统类型，例如EXT4，YAFFS2等，每种文件系统都用struct file_system_type来表示。...内核中所有支持的文件系统用一个链表来管理，file_systems指向这个链表的第一个node。...include/linux/rwlock.h。

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Linux内核24-内核同步理解

既然是交错执行，就会产生竞态条件，我们可以采用同步技术消除这种竞态条件。我们首先了解一下如何向内核请求服务。然后，看一下这些请求如何实现同步。Linux内核又是采用了哪些同步技术。...基于这个原因，Linux2.6内核允许用户在编译内核代码的时候，通过配置，可以使能和禁止内核抢占。 4 什么时候需要同步技术？我们先了解一下内核进程的竞态条件和临界区的概念。...通过这些问题，我们掌握内核同步技术，为自己的内核程序设计最好的同步方法。 5 都有哪些同步技术？表5-2，列举了Linux内核使用的一些同步技术。...表5-2 Linux内核使用的一些同步技术技术描述范围 Per-CPU变量用于在CPU之间拷贝数据所有CPU 原子操作针对计数器的原子RMW指令所有CPU 内存屏障避免指令乱序本地CPU...忙等待所有CPU 信号量阻塞等待（休眠）所有CPU Seqlock 根据计数器进行加锁所有CPU 中断禁止禁止响应中断本地CPU 软中断禁止禁止处理可延时函数本地CPU 读-拷贝-更新（RCU

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Linux内核38-内核同步实际例子

要想一个系统不崩溃，性能还得好，同步技术是非常关键的。但是，完全避免竞态条件几乎是难于上青天。因为它要求对内核各个功能模块之间的交互得有一个清晰深刻的理解。...下面我们看一下Linux内核中一些具体保护数据访问的示例，加深对其理解，甚至可以在自己的内核设计上借鉴一下。...当内核中某个程序访问该资源的时候，计数器加1，当内核程序释放资源，计数器减1。当计数器的值为0时，它就可以被释放了。...2 大内核锁关于这部分请参阅网友universus写的这篇文章-大内核锁将何去何从。我觉得写得还是非常详细的。...4 Slab Cache列表信号量 slab是一种Linux内核内存分配算法，slab分配算法采用cache存储内核对象。这些对象的描述符使用一个列表进行管理。

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深度剖析Linux内核同步机制：实现高效可靠的并发编程

前言：非常早之前就接触过同步这个概念了，可是一直都非常模糊。没有深入地学习了解过，最近有时间了，就花时间研习了一下《linux内核标准教程》和《深入linux设备驱动程序内核机制》这两本书的相关章节。...为了弄清楚什么事同步机制，必需要弄明确下面三个问题：什么是相互排斥与同步？为什么须要同步机制？ Linux内核提供哪些方法用于实现相互排斥与同步的机制？ 1、什么是相互排斥与同步？...为了确保系统高效稳定有序地运行，linux必需要採用同步机制。 3、Linux内核提供了哪些同步机制？在学习linux内核同步机制之前。...如前所述可知：採用同步机制的目的就是避免多个进程并发并发訪问同一临界资源。一、概述近期深入的学习了 Linux 内核同步机制，将相关内容整理于此，既是一次梳理，也是一个分享，希望能帮助到读者一二。...常用的 Linux 内核同步机制有原子操作、Per-CPU 变量、内存屏障、自旋锁、Mutex 锁、信号量和 RCU 等，后面几种锁实现会依赖于前三种基础同步机制。

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Linux内核36-内核同步之禁止中断

今天，我们了解一下内核同步的最后一种方法，关闭中断。这是一种简单粗暴的方式，但行之有效。 1 禁止中断作为嵌入式软件开发人员，对于禁止中断肯定不陌生。...同样，Linux也不会放弃禁止中断这么好的同步机制。它保证内核控制路径可以继续执行，其访问的数据结构不会被中断处理程序破坏。...所以，在多核系统中，内核数据结构的保护一般是禁止中断搭配自旋锁一起使用。...当内核代码进入临界代码段时，通过清除eflags寄存器中的IF标志实现禁止中断，从而保护临界代码段。但是，当内核离开临界代码段的时候，内核是否该恢复之前的IF标志呢？还是不做任何处理？...但是，事情不会那么简单，有时候，内核需要只禁止可延时函数，而不禁止中断。那怎么实现呢？

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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 )

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