抢占+SMP+中断上下文->临界区资源保护方式

xinshirn

第一帖。
假如我现在有一个临界区，它可能处于中断下文之中，当前的CPU支持抢占，且系统为SMP。

我看书上有讲到，使用下面的方式在单CPU中，如下方式是安全的。
spin_lock_irqsave(&lock,flags);
//...Critical Section
spin_unlock_irqrestore(&lock,flags);

但是对于SMP，由于spin_lock_irqsave()函数只禁止了本CPU中断，所以对于SMP，上述保护机制是不安全的，
这种说法对吗？
如果是不安全的，请问在此情况下，如何保护我的临界区资源最为安全呢？

daniel_11

回复 1# xinshirn
spinlock是为SMP设计的，单核都不需要。。。


   

xinshirn

daniel_11 发表于 2012-12-21 13:05
回复 1# xinshirn
spinlock是为SMP设计的，单核都不需要。。。

准确来说，单核CPU，如果系统支持任务抢占，是可以使用spin_lock_irq()的，它是自旋锁的一个变体。

liuiang

为什么说“spin_lock_irqsave()”是SMP不安全的？哪里获得的信息？

daniel_11

回复 3# xinshirn
单CPU的spinlock只是禁止内核抢占。


   

skychgg

多CPU时，spinlock是采用CPU提供的专门的操作指令来实现。下面是ARM CORTEX A9的实现

1. static inline void arch_spin_lock(arch_spinlock_t *lock)
   
2. {
   
3.         unsigned long tmp;
   
4. 
   
5.         __asm__ __volatile__(
   
6. "1:        ldrex        %0, [%1]\n"
   
7. "        teq        %0, #0\n"
   
8.         WFE("ne")
   
9. "        strexeq        %0, %2, [%1]\n"
   
10. "        teqeq        %0, #0\n"
    
11. "        bne        1b"
    
12.         : "=&r" (tmp)
    
13.         : "r" (&lock->lock), "r" (1)
    
14.         : "cc");
    
15. 
    
16.         smp_mb();
    
17. }

复制代码

通过ldrex        及  strexeq两条汇编指令来实现原子加锁操作。这种操作指令的原子性是由硬件来保证的。

linuxhunter

内核代码可嫩在中断上下文中，最安全的保护措施就是spin_lock_irqsave()/spin_unlock_irqrestore(&lock,flags);

对于单核CPU来说，若内核配置为PREEMPT，则调用spin_lock_irqsave()时既关闭本地中断又关闭当前CPU的抢占。若内核没有配置PREEMPT，则只关闭本地中断就可以了；

对于SMP来说，除了关闭本地中断和关闭当前CPU内核抢占外，对于其他CPU的进程访问临界资源时，该进程会在那个CPU上spin一会儿，等当前进程退出临界区后，那个CPU上的进程可以正常进入临界区。

spinlock保护的临界区代码不易过大，否则会影响性能。有条件的话可以考虑per_cpu变量、atomic等。

xinshirn

liuiang 发表于 2012-12-21 14:52
为什么说“spin_lock_irqsave()”是SMP不安全的？哪里获得的信息？

我说了前提，是SMP，且中断上下文，spin_lock_irqsave()不能禁止其他CPU的中断。临界区仍可能被其他CPU的中断进入，不是吗？

liuiang

其他cpu中断有能怎样，要进入临界区，仍然会spin在外面，除非临界区被unlock。

如果仅因为不能禁止其他cpu的中断，那么spin__irq_跟irq_disable这些还有什么区别？

xinshirn

回复 9# liuiang

所以，如你所说，下面的使用是保证安全的？
spin_lock_irqsave(&lock,flags);
//...Critical Section
spin_unlock_irqrestore(&lock,flags);