Linux核心中自旋鎖同步分析

<Linux核心設計與實作>6-7-8章關于自旋鎖同步中提出

”中斷處理下半部的操作中使用自旋鎖尤其需要小心：下半部處理和程序上下文共享資料時，由于下半部的處理可以搶占程序上下文的代碼，

  是以程序上下文在對共享資料加鎖前要禁止下半部的執行，解鎖時再允許下半部的執行“

  以下為此處提出的注意點的個人了解，水準有限希望路過的大神能留下寶貴的點評 謝謝~

  1.首先看下in_interrupt()的定義：

#define in_interrupt()        (irq_count())

   #define irq_count()    (preempt_count() & (HARDIRQ_MASK | SOFTIRQ_MASK \

                  | NMI_MASK))      

  2.再看下preempt_count()的定義：

  #define preempt_count()    (current_thread_info()->preempt_count)

  preempt_count分4個域：NMI-HARDIRQ-SOFTIRQ-PREEMPT 整個字段跟搶占相關.當preempt_count!=0禁止搶斷，

  否則允許搶斷

  3.上文提到自旋鎖，來看下自旋鎖的操作

spin_lock(spinlock_t* lock)

   {

     raw_spin_lock(&lock->rlock);

   }

   raw_spin_lock(raw_spinlock_t* lock)

   {

     //搶占相關，

     preempt_disable();

     //x86上是鎖總線操作

     do_raw_spin_lock(lock);

   }

   preempt_disable()->inc_preempt_count()->add_preempt_count(1)->

   #define add_preempt_count(val) \

   do{ \ 

   preempt_count() += (val); \

   } while (0);      

 執行preempt_count() += (val); 後，spin_lock()使得current_thread_info()->preempt_count字段中的PREEMPT域不為零，進一步說，它禁止程序搶斷。

結合上面的分析，來看下共享資料時可能發生搶占的情景:

  1)程序與中斷共享資料：中斷沒有task結構，不接受程序排程，用mutex等互斥睡去後，再也醒不來，是以隻能選擇自旋鎖；

  由于程序随時會被中斷打斷，自旋鎖不能保護共享資料，是以程序在進入臨界區前用spin_lock_irq屏蔽中斷來替換spin_lock。

  2)程序與tasklet共享資料：tasklet有時是在do_irq中運作的(雖然有時候由ksoftirqd運作)，還未完全退出到中斷恢複之後，是以

  也是一睡就醒不過來；tasklet被執行的條件是if(!in_interrupt()&&local_softirq_pending()){...}。

  如果程序被中斷打斷，執行到do_softirq中，程序還是被打斷的狀态，雖然上了互斥鎖(即preempt_count的PREEMPT+1)，但是按上文分析in_interrupt()

  隻使用NMI-HARDIRQ-SOFTIRQ這3個字段，是以順利通過if判斷，開始執行軟中斷，使得保護共享資料的原意失敗。如果，程序為了保護共享資料，得調用local_bh_disable();

  增加preempt_count:SOFTIRQ域的值，使!in_interrupt()失敗；