Linux RCU机制详解

原文网址：http://blog.chinaunix.net/u1/51562/showart_1341707.html
 
一:前言
RCU机制出现的比较早,只是在linux kernel中一直到2.5版本的时候才被采用.关于RCU机制,这里就不做过多的介绍了,网上有很多有关RCU介绍和使用的文档.请自行查阅.本文主要是从linux kernel源代码的角度.来分析RCU的实现.
在讨论RCU的实现之前.有必要重申以下几点:
1:RCU使用在读者多而写者少的情况.RCU和读写锁相似.但RCU的读者占锁没有任何的系统开销.写者与写写者之间必须要保持同步,且写者必须要等它之前的读者全部都退出之后才能释放之前的资源.
2:RCU保护的是指针.这一点尤其重要.因为指针赋值是一条单指令.也就是说是一个原子操作.因它更改指针指向没必要考虑它的同步.只需要考虑cache的影响.
3:读者是可以嵌套的.也就是说rcu_read_lock()可以嵌套调用.
4:读者在持有rcu_read_lock()的时候,不能发生进程上下文切换.否则,因为写者需要要等待读者完成,写者进程也会一直被阻塞.
以下的代码是基于linux kernel 2.6.26
二:使用RCU的实例
Linux kernel中自己附带有详细的文档来介绍RCU,这些文档位于linux-2.6.26.3/Documentation/RCU. 这些文档值得多花点时间去仔细研读一下.
下面以whatisRCU.txt中的例子作为今天分析的起点:
struct foo {
        int a;
        char b;
        long c;
};
DEFINE_SPINLOCK(foo_mutex);
 
struct foo *gbl_foo;
void foo_update_a(int new_a)
{
        struct foo *new_fp;
        struct foo *old_fp;
 
        new_fp = kmalloc(sizeof(*new_fp), GFP_KERNEL);
        spin_lock(&foo_mutex);
        old_fp = gbl_foo;
        *new_fp = *old_fp;
        new_fp->a = new_a;
        rcu_assign_pointer(gbl_foo, new_fp);
        spin_unlock(&foo_mutex);
        sync