对linux rcu机制的理解.doc

对linuxrcu机制的理解

RCU（Read-copyupdate）锁机制是kernel2.6的重大进步，使用rcu可以获得比使用rwlock更高的性能，而且代码简单，不易死锁。

Linux文档如下描述：
SothetypicalRCUupdatesequencegoessomethinglikethefollowing:
a. Removepointerstoadatastructure,sothatsubsequent
readerscannotgainareferencetoit.
b. WaitforallpreviousreaderstocompletetheirRCUread-side
criticalsections.
c. Atthispoint,therecannotbeanyreaderswhoholdreferences
tothedatastructure,soitnowmaysafelybereclaimed
(e.g.,kfree()d).
如上所述，RCU原理其实很简单，现在假设你自己要实现一个基于rcu原理的模型。
假定cpu处理报文的过程是原子的，这样可以认为处理完一个报文就经过了一个quiescentstate，RCU引用的过时数据就可以释放了。接收报文开始进入一个新的周期，当发送报文后，标记一个周期的结束。假设有8个cpu，轮流处理报文，而报文处理依赖的信息存储在共享内存中。
那末，现在的问题是：请用rcu机制实现共享内存的释放。假设所有的cpu处理一个报文结束，就代表一个graceperiod(因为只有处理报文时才会使用共享内存)，即每个cpu都经过了一个quiscentstate.
那么现在就有三个问题：
如何确定所有的cpu都经过了一个quiscentstate?
在rcu处理时，如何保证别的cpu不对要释放的数据操作？
在rcu处理后，如何开启和判断下一个rcu周期？

带着这三个问题，我们可以看一下linux是如何实现rcu机制的。
以下的分析是基于linux-2.6.27代码：

Rcu有两个重要的数据结构：

/*Globalcontrolvariablesforrcupdatecallbackmechanism.*/
structrcu_ctrlblk{
long cur; /*Currentbatchnumber.*/
long completed; /*Numberofthelastcompletedbatch*/
int next_pending; /*Isthenextbatchalreadywaiting?*/

int signaled;

spinlock_t lock ____cacheline_internodealigned_in_smp;
cpumask_t cpumask;/*CPUsthatneedtoswitchinorder*/
/*forcurrentbatchtoproceed.*/
}____cacheline_internodealigned_in_smp;

上述结构是rcu全局控制结构

structrcu_data{
/*1)quiescentstatehandling:*/
long quiescbatch;/*Batch#forgraceperiod*/
int passed_quiesc; /*User-mode/idleloopetc.*/
int qs_pending; /*corewaitsforquiescstate*/

/*2)batchhandling*/
long batch;/*Batch#forcurrentRCUbatch*/
structrcu_head*nxtlist;
structrcu_head**nxttail;
longqlen; /*#ofqueuedcallbacks*/
structrcu_head*curlist;
structrcu_head**curtail;
structrcu_head*donelist;
structrcu_head**donetail;
long blimit; /*Upperlimitonaprocessedbatch*/
intcpu;
structrcu_headbarrier;
};
上述结构是每个cpu用的rcu数据结构。

DECLARE_PER_CPU(structrcu_data,rcu_data);

staticstructrcu_ctrlblkrcu_ctrlblk={
.cur=-300,
.completed=-300,
.lock=__