Linux Kernel (Ядро линукса) (часть 1)

Макрос spin Jock при наличии вытеснения в ядре

Сейчас мы подробно обсудим макрос spin iock, используемый для получения спин-блокировки. Последующее описание относится к вытесняющему
ядру с поддержкой симметричной многопроцессорной обработки. Макрос принимает в качестве параметра адрес спин-блокировки sip и выполняет следующие действия:
1. Вызывает функцию preempt disabie , чтобы отключить вытеснение в ядре.
2. Вызывает функцию rawspintryiocko, которая выполняет атомарную операцию проверки и установки поля slock у данной спин-блокировки. Вначале эта функция выполняет операторы, эквивалентные следующему фрагменту ассемблерного кода:
movb $0, al
xchgb al, slp->slock
Ассемблерная инструкция xchg атомарно обменивает содержимое 8-би- тового регистра ai (в котором хранится ноль) и содержимое ячейки памяти, на которую указывает конструкция sip->siock. Функция возвращает , если значение, которое хранилось в спин-блокировке (а после выполнения инструкции xchg хранится в регистре ai), было положительным, в противном случае.
3. Если прежнее значение было положительным, макрос завершает работу: управляющий тракт ядра получил спин-блокировку.
4. В противном случае управляющему тракту ядра не удалось получить спин-блокировку, и, следовательно, макрос должен выполнять цикл, пока спин-блокировка не будет освобождена трактом ядра, выполняющимся на каком-то другом процессоре. Макрос вызывает функцию preempt_ enable о, чтобы отменить увеличение счетчика вытеснений, сделанное на шаге . Если вытеснение в ядре было включено до выполнения макроса spin iock, другой процесс может заместить данный, пока он дожидается освобождения спин-блокировки.
5. Если поле break iock равно нулю, макрос записывает в него единицу. Проверяя это поле, процесс, владеющий спин-блокировкой и работающий на другом процессоре, может узнать о наличии других процессов, ожидающих спин-блокировку. Если процесс держит спин-блокировку довольно долго, он может решить досрочно освободить ее, чтобы процессы, ожидающие эту блокировку, могли продвинуться в своем выполнении.
6. Выполняет цикл ожидания:
while (spin_is_locked(sip) && slp->break_lock) cpu_relax;
Макрос cpu relax о сводится к ассемблерной инструкции pause. Эта инструкция появилась в модели Pentium 4 для оптимизации циклов спин-блокировок. Создавая небольшую задержку, она ускоряет выполнение кода, следующего после блокировки, и уменьшает потребление энергии. Инструкция pause обладает обратной совместимостью с более ранними моделями микропроцессоров 8086 , потому что она соответствует инструкции гер;пор, т. е. пустой операции.
7. Возвращается к шагу 1, чтобы попытаться получить спин-блокировку еще раз.