Linux Kernel (Ядро линукса) (часть 1)

Критическая область

это участок кода, который должен быть до конца выполнен трактом ядра, вошедшим в него, прежде чем в него сможет войти другой тракт ядра.

Чередование трактов ядра усложняет жизнь разработчикам; они должны быть исключительно внимательны при идентификации критических областей в обработчиках исключений, обработчиках прерываний, функциях отложенного выполнения и потоках ядра. Когда критическая область локализована, она должна быть соответствующим образом защищена, чтоб в любой момент времени внутри ее находилось не более одного управляющего тракта ядра.

Предположим, например, что двум разным обработчикам прерываний необходимо обратиться к одной структуре, содержащей несколько взаимосвязанных переменных, скажем, буфер и целое, показывающее его длину. Все операторы, затрагивающие эту структуру, должны быть помещены в одну критическую область. Если в системе только один процессор, критическая область может быть защищена отключением прерываний на время обращения к совместно используемой структуре, поскольку вложенность управляющих трактов ядра может иметь место только при включенных прерываниях.

С другой стороны, если к структуре обращаются только служебные процедуры системных вызовов, а в системе один процессор, то критическую область можно защитить простым отключением вытеснения в ядре на время обращения к совместно используемой структуре.
Читатель уже догадался, что в многопроцессорных системах ситуация гораздо сложнее. Несколько процессоров могут одновременно выполнять код ядра, и разработчики не могут надеяться, что к структуре можно без опаски обращаться только потому, что вытеснение в ядре отключено, а к структуре никогда не обращается обработчик прерываний или softirq-функция.

В следующих разделах мы увидим, что ядро предлагает разработчикам широкий набор разнообразных приемов синхронизации. Разработчикам остается лишь решать каждую проблему синхронизации наиболее подходящими способами.