rcu_read_lock() 实际做什么（Linux 内核）

Question

我正在尝试了解 rcu_read_lock() 同步机制。据我了解，使用的是rcu_read_lock()，这里有多个读线程和一个写线程，读/写相同的数据，在rcu_read_lock()下进行读操作，每个线程复制数据。我写了一个简单的驱动程序来测试这个（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 write 函数时，数据也在 rcu_read_lock() 下发生变化。我的错误在哪里？
PS 驱动程序本身很糟糕，但我的目标只是测试 rcu_read_lock()。

Answer 1

您可以在 kernel.org 上找到对其进行描述的RCU 文档。

它的介绍真的很有趣：

虽然 RCU 实际上非常简单，但一旦您理解了它，实现这一目标有时会是一个挑战。部分问题在于，过去大多数 RCU 描述都是在错误的假设下编写的，即存在“一种正确的方法”来描述 RCU。相反，经验是不同的人必须采取不同的途径来理解 RCU。

正如您所看到的，任何想要真正理解它的人都必须花时间阅读文档。

要了解它的基本概念：

RCU 背后的基本思想是将更新分为“删除”和“回收”阶段。删除阶段删除对数据结构内的数据项的引用（可能通过将它们替换为对这些数据项的新版本的引用），并且可以与读取器同时运行。

从文档中阅读更多内容。

rcu_read_lock()现在回答你的问题，这里是和API 函数的描述rcu_read_unlock()：

rcu_read_lock()

无效 rcu_read_lock(void);

由读取器用来通知回收器读取器正在进入 RCU 读取侧临界区。尽管使用 CONFIG_PREEMPT_RCU 构建的内核可以抢占 RCU 读端临界区，但在 RCU 读端临界区中阻塞是非法的。在 RCU 读端关键部分期间访问的任何受 RCU 保护的数据结构都保证在该关键部分的整个持续时间内保持不被回收。引用计数可以与 RCU 结合使用，以维护对数据结构的长期引用。

rcu_read_unlock()

无效 rcu_read_unlock(void);

由读取器用来通知回收器读取器正在退出 RCU 读取端临界区。请注意，RCU 读端临界区可能是嵌套和/或重叠的。

查看“CORE RCU API 的一些示例用途是什么？” 部分以获得使用它们的代码示例。