linux内核 —— 读写信号量实验

Posted 2022-03-26 摩斯电码

内核版本：5.14
代码路径：

• kernel/locking/rwsem.c
• include/linux/rwsem.h

概述

读写信号量具有如下特点：

• 可以有多个read持有读信号量
• 只允许一个write持有持有写信号量
• read和write之间互斥
• write和write之间互斥
• 以严格的FIFO顺序处理等待读/写信号量的所有进程。如果read或write进程发现信号量关闭，这些进程就被插入到信号量等待队列链表的末尾。
• 当信号量被释放时，检查处于等待队列链表第一个位置的进程。第一个进程被唤醒。如果时一个写者进程，等待队列上的其他的进程就继续睡眠。如果是一个读者进程，那么紧跟第一个进程的其他所有读者进程也被唤醒并获得信号量。不过，在写者进程之后排队的读者进程继续睡眠

数据结构

struct rw_semaphore 
	atomic_long_t count;
	atomic_long_t owner;
#ifdef CONFIG_RWSEM_SPIN_ON_OWNER
	struct optimistic_spin_queue osq; /* spinner MCS lock */
#endif
	raw_spinlock_t wait_lock;
	struct list_head wait_list;
;

实验

实现一个申请和释放读写信号量rwsem_test的内核模块，然后通过应用来控制申请或者释放，期间使用crash工具查看rwsem_test信号量的内部状态。

root@ubuntu-vm:~# crash /mnt/linux-5.14/vmlinux
      KERNEL: /mnt/linux-5.14/vmlinux
    DUMPFILE: /dev/mem
        CPUS: 12
        DATE: Sat Mar 26 09:34:29 CST 2022
      UPTIME: 00:29:52
LOAD AVERAGE: 0.72, 0.23, 0.08
       TASKS: 176
    NODENAME: ubuntu-vm
     RELEASE: 5.14.0+
     VERSION: #3 SMP Fri Mar 25 08:57:39 PDT 2022
     MACHINE: x86_64  (3599 Mhz)
      MEMORY: 16 GB
         PID: 578
     COMMAND: "crash"
        TASK: ffff8de0c595ec80  [THREAD_INFO: ffff8de0c595ec80]
         CPU: 2
       STATE: TASK_RUNNING (ACTIVE)

crash> sym rwsem_test
ffffffffa5645b00 (d) rwsem_test
crash> rw_semaphore.count,owner,wait_list -x ffffffffa5645b00
  count = 
    counter = 0x0
  ,
  owner = 
    counter = 0x0
  ,
  wait_list = 
    next = 0xffffffffa5645b18 <rwsem_test+24>,
    prev = 0xffffffffa5645b18 <rwsem_test+24>