rcu_read_lock和x86-64内存顺序

Question

在可抢占式SMP内核上， rcu_read_lock编译以下内容：

current->rcu_read_lock_nesting++;
barrier();

barrier是一个编译器指令，可编译为空。

因此，根据英特尔的X86-64内存订购白皮书：

可能会将旧商店的货物重新排序到其他位置

为什么实施实际上可以？

请考虑以下情况：

rcu_read_lock();
read_non_atomic_stuff();
rcu_read_unlock();

是什么阻止read_non_atomic_stuff从“ rcu_read_lock ”向前“泄漏”，导致它与在另一个线程中运行的回收代码同时运行？

Answer 1

对于其他CPU上的观察者，没有什么可以阻止这一点。 没错， ++商店部分的StoreLoad重新排序可以使它在某些加载后在全局可见。

因此，我们可以得出结论，只有当前在此内核上运行的代码才会观察到current->rcu_read_lock_nesting ，或者通过在此处调度而远程触发了该内核上的内存屏障，或者使用了一种专用机制来使所有内核在该内核中执行屏障。处理器间中断（IPI）的处理程序。 例如，类似于membarrier()用户空间系统调用。

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如果此核心开始运行另一个任务，则可以确保该任务按程序顺序查看此任务的操作。 （因为它在同一个内核上，并且一个内核总是按顺序查看其自身的操作。）而且，上下文切换可能涉及完整的内存屏障，因此可以在不破坏单线程逻辑的情况下在另一个内核上恢复任务。 （这可以使任何内核在此任务/线程不在任何地方运行时安全地查看rcu_read_lock_nesting 。）

请注意，内核在您的计算机的每个内核上启动一个RCU任务 ； 例如， ps输出在我的4c8t四核上显示[rcuc/0] ， [rcuc/1] ，...， [rcu/7] 。 大概它们是该设计的重要组成部分，它使读者可以毫无障碍地等待。

我还没有研究RCU的全部细节，但是https://www.kernel.org/doc/Documentation/RCU/whatisRCU.txt中的“玩具”示例之一是实现了synchronize_rcu() “经典RCU” for_each_possible_cpu(cpu) run_on(cpu); ，以使回收器在可能已执行RCU操作的每个内核（即每个内核）上执行。 完成此操作后，我们知道在切换过程中某个地方一定已经发生了内存不足的情况。

因此，是的，RCU并没有遵循经典的方法，在这种方法中，您需要一个完整的内存屏障（包括StoreLoad）来使核心等待直到第一个存储区可见之后才能进行任何读取。 RCU避免了读取路径中完整内存屏障的开销。 除了避免争用外，这是它的主要吸引力之一。