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[内核入门] 中断和锁的问题 [复制链接]

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lufei
日期:2016-06-17 17:49:16
发表于 2016-12-13 13:58 |显示全部楼层
本帖最后由 adidiaos丶丶 于 2016-12-15 20:05 编辑

中断的问题:
      大家都知道中断上下文里面是不能睡觉的,我在网上看到这样一个描述:        schedule()在切换进程时,保存当前的进程上下文(CPU寄存器的值、进程的状态以及堆栈中的内容),以便以后恢复此进程运行。中断发生后,内核会先保存当前被中断的进程上下文(在调用中断处理程序后恢复);但在中断处理程序里,CPU寄存器的值肯定已经变化了吧(最重要的程序计数器PC、堆栈SP等),如果此时因为睡眠或阻塞操作调用了schedule(),则保存的进程上下文就不是当前的进程context了.所以不可以在中断处理程序中调用schedule()。
    这句话里面有三处提到进程上下文。蓝色、红色所说的进程上下文应该是同一个吧,粉色字体的进程上下文是指中断handler的上下文?是这样吗?当系统运行时候,某个时间段内,可能会有好多进程会被中断吧,内核是怎么管理这些被中断的进程的上下文呢?我应该看哪部分代码和数据结构呢?


锁的问题:            
       在一定的环境下锁的效率大概是 rcu > atomic > Spinlock >mutex这个排序是我认为的,可能有不对的。
  内核里面给人的感觉是这些锁的使用为什么好像没有固定的章法,用起来都是很随意。
  按我的理解应该大部分情况下使用rcu和atomic啊,但是rcu使用的是不多的。   





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发表于 2016-12-13 16:18 |显示全部楼层
我理解的,可以把进程上下文看做集合A,而中断上下文看做集合B,B是A的子集。schedule设计的时候就是作为进程切换使用的,而如果在中断上下文中调用schedule(),schedule保存进程上下文即集合A,然而A-B的部分是进程的上下文,而集合B的部分已经被中断的上下文替换了,自然会产生问题。中断退出后不需要保存上下文,因为不会被调度,再触发的时候就是新的中断了,而即使有未完成的工作也放在下半部进行。

锁的使用有各自的适用场景,比如rcu适用于指针,且在写操作较多的时候,由于写之间的同步可能会有较大的性能损失;而spinlock,持有自旋锁的时间最好小于两次上下文切换时间;

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天蝎座
日期:2014-05-20 14:18:39水瓶座
日期:2014-12-19 09:15:322015年迎新春徽章
日期:2015-03-04 10:01:442015年亚洲杯之阿联酋
日期:2015-05-04 10:00:13
发表于 2016-12-13 19:31 |显示全部楼层
我的理解是,楼主是否把中断上下文当成普通进程上下文感觉需要进行管理呢?中断是不需要被调度的,因此可以理解为中断实际上并不需要被管理(进程上下文那样的管理)

对于锁的问题我也很好奇,希望有大牛来解答。

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日期:2015-09-09 06:20:00CU十四周年纪念徽章
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日期:2016-12-15 15:52:10
发表于 2016-12-14 09:22 |显示全部楼层
设计上中断已经不能被调度了,看中断保存现场恢复现场那部分实现就是了啊,就是中断流程都要看。。

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lufei
日期:2016-06-17 17:49:16
发表于 2016-12-15 20:06 |显示全部楼层
回复 4# 我爱你我的菜 对。在大伙的指导正在看这块。


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程序设计版块每日发帖之星
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日期:2015-08-17 12:21:08
发表于 2016-12-19 15:56 |显示全部楼层
锁的使用一点都不随意啊,而且一旦代码有scalablity需求的话,基本就是考虑无锁实现了。

回顾一下某个子系统的发展过程,可以看到比较明显的粗粒度锁->细粒度锁->无锁的演化过程,比如说网络中的路由表。

当然这么说比较笼统,建议参考一些多核编程的书籍或者文章。

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发表于 2016-12-29 11:00 |显示全部楼层
回复 1# adidiaos丶丶

(1)中断虽然保存和恢复了寄存器,但是它复用了当前进程的栈空间。从scheduler的角度来讲,中断不是一个完整的entity。睡眠就涉及到了进程的切换,如果一个在中断睡眠了。你如何再次将其**并切换。
虽然可以实现,但是我个人认为从实现复杂度和稳定性的角度来讲,得不偿失。

现在的kernel中已经引入了threaded irq.将irq的实体作为一个RT thread。中断处理函数中只管去wake up就可以了。

(2) 锁的使用其实极其讲究。比如RCU,一般用于read较多,但是update较少的情况。如果你随意用的话,反而效率极其低下。
由于中断中不能休眠,所以只能使用spinlock。所以需要严格的区分这些锁的特点,以及为什么要引入这些锁。
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