rcu_read_lock() 实际做了什么（Linux 内核）答案

【问题标题】：What does rcu_read_lock() actually do (Linux Kernel)rcu_read_lock() 实际做了什么（Linux 内核）
【发布时间】：2019-09-18 08:47:40
【问题描述】：

我正在尝试了解 rcu_read_lock() 同步机制。据我了解，使用了rcu_read_lock()，其中有几个读线程和一个写线程，读/写相同的数据，读取是在rcu_read_lock()下进行的，数据是为每个线程复制的。我写了一个简单的驱动来测试这个（read() 和 write() 函数是核心）：

#include <linux/module.h>       /* Needed by all modules */
#include <linux/kernel.h>       /* Needed for KERN_INFO */
#include <linux/init.h>         /* Needed for the macros */
#include <linux/rcupdate.h>
#include <linux/preempt.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/cdev.h>

#define MY_MAJOR 42
#define MY_MAX_MINORS 5

char buf[] = "0";

struct dev_data
{
    struct cdev cdev;
};

struct dev_data devs[MY_MAX_MINORS];

static ssize_t read(struct file *file, char __user *buffer, size_t size, loff_t *offset)
{
    rcu_read_lock();
    while (1)
    {
        printk(KERN_INFO "%s", buf);
    }
    rcu_read_unlock();

    return 0;
}

static ssize_t write(struct file *file, const char __user *buffer, size_t size, loff_t *offset)
{
    buf[0] = '1';

    return size;
}

const struct file_operations fops = {
    .read = &read,
    .write = &write,
};

static int __init foo_start(void)
{
    int i, err_code;

    err_code = register_chrdev_region(MKDEV(MY_MAJOR, 0), MY_MAX_MINORS, "Test char driver");
    if (err_code != 0)
        return err_code;

    for(i=0; i<MY_MAX_MINORS; ++i)
    {
        cdev_init(&devs[i].cdev, &fops);
        cdev_add(&devs[i].cdev, MKDEV(MY_MAJOR, i), 1);
    }

    return 0;
}

static void __exit foo_end(void)
{
    int i;

    for(i=0; i<MY_MAX_MINORS; ++i)
    {
        cdev_del(&devs[i].cdev);
    }

    unregister_chrdev_region(MKDEV(MY_MAJOR, 0), MY_MAX_MINORS);
}

module_init(foo_start);
module_exit(foo_end);

但是当我在读取过程中调用写入函数时，数据也在 rcu_read_lock() 下发生变化。我的错在哪里？
附：驱动程序本身很糟糕，但我的目标只是测试 rcu_read_lock()。

【问题讨论】：

据我了解，它是一种机制，允许读者读取可能陈旧的，copy某些数据结构，而作者是更新主副本。
@IanAbbott：实际上，在 RCU 中，所有部分都是为 writer 的：它读取一个对象，复制它，并更新该副本。之后，为读者发布一个指向副本的指针，而前一个对象仍然存在。
@Tsyvarev 是的，抱歉，我没有明确说明作者完成了所有工作。我并不是要暗示读者制作了副本，但我可以看出我写的内容可能具有误导性。
你没有正确使用RCU API。

标签： c linux-kernel locking rcu

【解决方案1】：

你可以找到描述它的the RCU documentation on kernel.org。

它的介绍真的很有趣：

虽然RCU其实很简单，一旦你理解了它，到达那里有时可能是一个挑战。部分问题在于过去对 RCU 的大部分描述都写错了假设有“一种真实的方式”来描述 RCU。反而，经验是不同的人必须走不同的道路了解 RCU。

如您所见，任何想要真正理解它的人都必须花时间阅读文档。

大致了解一下：

RCU 背后的基本思想是将更新拆分为“删除”和 “回收”阶段。删除阶段删除对数据的引用数据结构中的项目（可能通过将它们替换为引用这些数据项的新版本），并且可以运行与读者同时进行。

从文档中了解更多信息。

现在来回答您的问题，这里是 rcu_read_lock() 和 rcu_read_unlock() API 函数的描述：

rcu_read_lock()

void rcu_read_lock(void);

读者用来通知回收者读者正在进入 RCU 读取端临界区。在里面阻止是违法的一个 RCU 读取端临界区，尽管内核是用 CONFIG_PREEMPT_RCU 可以抢占 RCU 读取端临界区。任何在 RCU 读取端访问的受 RCU 保护的数据结构关键部分保证保持未回收的完整该关键部分的持续时间。引用计数可用于与 RCU 一起维护对数据的长期引用结构。

rcu_read_unlock()

void rcu_read_unlock(void);

阅读器用于通知回收器阅读器正在退出 RCU 读取端临界区。请注意，RCU 读取端关键部分可以嵌套和/或重叠。

查看“CORE RCU API 的一些示例用途是什么？”部分，以便有一个使用它们的代码示例。

【讨论】：