为啥“barrier()”足以禁用或启用抢占？

Posted 2023-03-17

【中文标题】为啥“barrier()”足以禁用或启用抢占？

【英文标题】：Why a "barrier()" is enough for disabling or enabling the preemption?为什么“barrier()”足以禁用或启用抢占？

【发布时间】：2016-02-25 04:43:33

【问题描述】：

从Linux内核代码，我可以看到preempt_enable()和preempt_disable()除了barrier()之外什么都不是：

#define preempt_disable()       barrier()

#define preempt_enable()        barrier()

我无法理解。为什么只需 barrier() 就足以禁用或启用抢占？

【参考方案1】：

因为您没有使用可抢占式内核。 不过，用户空间进程是可抢占的。

检查是否在内核配置中设置了 CONFIG_PREEMPT_VOLUNTARY。

看 What is preemption / What is a preemtible kernel? What is it good for?

从https://kernel.googlesource.com/pub/scm/linux/kernel/git/stable/linux-stable/+/386afc91144b36b42117b0092893f15bc8798a80%5E!/开始添加屏障

【参考方案2】：

在 Kernel v4.3 中，preempt_enable 的正确定义是 here：

#define preempt_enable() \
do  \
    barrier(); \
    if (unlikely(preempt_count_dec_and_test())) \
           __preempt_schedule(); \
 while (0) 

preempt_disable 同样是here：

#define preempt_disable() \
do  \
     preempt_count_inc(); \
     barrier(); \
 while (0)

preempt_enable 在启用抢占之前插入优化屏障，preempt_disable 在抢占计数器增加后插入屏障。然而，根据comment，当不涉及抢占，而只是保护被抢占区域的障碍时。

EDIT：分别在 UP 和 non-preempt 中，自旋锁和抢占 禁用/启用点被完全剔除，因为没有 可以达到预期的并发性的常规代码 防止。

但是，虽然没有可以导致调度的常规代码，但我们 做 最终有一些特殊的（字面意思！）代码可以做到这一点， 我们需要确保永远不会进入关键 编译器的区域。

特别是 get_user() 和 put_user() 通常实现为 内联 asm 语句（即使内联 asm 可以调用 指令离线调用），显然会导致页面错误 结果是 IO。如果该内联汇编已安排到 在抢占安全（或自旋锁保护）代码区域的中间，我们 明显输了。

现在，诚然，这非常不太可能真正发生，并且 我们还没有看到与此相关的实际错误示例。但部分 正是因为它很难触发，而由此产生的错误是如此 微妙的，我们应该格外小心才能做到这一点。

因此，请确保即使禁用了抢占，我们也不必这样做 生成任何实际的代码来明确告诉系统我们在 一个禁止抢占的区域，我们至少需要告诉编译器不要 在关键区域周围移动东西。 Source

【讨论】：

preempt_disable的实现需要CONFIG_PREEMPT_COUNT开启，This(#define preempt_disable() barrier())是CONFIG_PREEMPT_COUNT关闭时的版本。

补充上面的描述，内核可以通过两种方式编译，即抢占模式和非抢占模式。 （我不会考虑始终存在的用户空间抢占）。 Kconfig [source] (lxr.free-electrons.com/source/kernel/Kconfig.preempt) 控制抢占的启用/禁用。当我们启用 CONFIG_PREEMPT 时，CONFIG_PREEMPT_COUNT 会自动启用（参考 kconfig.preempt）。当 PREEMPT 被禁用时，调用将替换为 barrier()，它只是将写入刷新到 DRAM。