Книга: Разработка ядра Linux

Выделение памяти, связанной с определенным процессором

Выделение памяти, связанной с определенным процессором

В современных операционных системах широко используются данные, связанные с определенными процессорами (per-CPU data). Это данные, которые являются уникальными для каждого процессора. Данные, связанные с процессорами, хранятся в массиве. Каждый элемент массива соответствует своему процессору системы. Номер процессора является индексом в этом массиве. Таким образом была реализована работа с данными, связанными с определенным процессором, в ядрах серии 2.4. В таком подходе нет ничего плохого, поэтому значительная часть кода ядра в серии 2.6 все еще использует этот интерфейс. Данные объявляются следующим образом,

unsigned long my_percpu[NR_CPUS];

Доступ к этим данным выполняется, как показано ниже.

int cpu;
cpu = get_cpu(); /* получить номер текущего процессора и запретить
                    вытеснение в режиме ядра */
my_percpu[cpu]++;
printk("значение данных процессора cpu=%d равно %ldn",
 cpu, my_percpu[cpu]);
put_cpu(); /* разрешить вытеснение в режиме ядра */

Обратите внимание, что не нужно использовать никаких блокировок, потому что данные уникальны для каждого процессора. Поскольку никакой процессор, кроме текущего, не может обратиться к соответствующему элементу данных, то не может возникнуть и никаких проблем с конкурентным доступом, а следовательно, текущий процессор может безопасно обращаться к данным без блокировок.

Возможность вытеснения процессов в режиме ядра— единственное, из-за чего могут возникнуть проблемы. В преемптивном ядре могут возникнуть следующие две проблемы.

• Если выполняющийся код вытесняется и позже планируется для выполнения на другом процессоре, то значение переменной cpu больше не будет действительным, потому что эта переменная будет содержать номер другого процессоpa. (По той же причине, после получения номера текущего процессора, нельзя переходить в состояние ожидания.)

• Если некоторый другой код вытеснит текущий, то он может параллельно обратиться к переменной my_percpu на том же процессоре, что соответствует состоянию гонок за ресурс.

Однако все опасения напрасны, потому что вызов функции get_cpu(), которая возвращает номер текущего процессора, также запрещает вытеснение в режиме ядра. Соответствующий вызов функции put_cpu() разрешает вытеснение кода в режиме ядра. Обратите внимание, что функция smp_processor_id(), которая также позволяет получить номер текущего процессора, не запрещает вытеснения кода в режиме ядра, поэтому для безопасной работы следует использовать указанный выше метод.

Оглавление книги