详解Linux 2.6内核新变化

来源：IBM 作者：Anand K Santhanam 出处：巧巧读书 2005-12-07 进入讨论组

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内核抢占

　　内核抢占补丁在2.5系列中就已经被打上，接下来在2.6中也会打。这将显著地降低用户交互式应用程序、多媒体应用程序等类似应用程序的延迟。这一特性对实时系统和嵌入式系统来说特别有用。

　　2.5的内核抢占模块的工作由 Robert Love 完成。在先前的内核版本中（包括2.4内核），不允许抢占以内核模式运行的任务（包括通过系统调用进入内核模式的用户任务），直到它们自己主动释放 CPU。

　　在内核2.6中，内核是可抢占的。一个内核任务可以被抢占，为的是让重要的用户应用程序可以继续运行。这样做最主要的优势在于，可以极大地增强系统的用户交互性，用户将会觉得鼠标点击和击键的事件得到了更快速的响应。

　　当然，不是所有的内核代码段都可以被抢占。可以锁定内核代码的关键部分，不允许抢占。锁定可以确保每个 CPU 的数据结构和状态始终受到保护而不被抢占。

　　以下的代码片断显示了每个 CPU 的数据结构问题（在SMP系统中）：

　　清单 1. 存在内核抢占问题的代码

　　　　 int arr[NR_CPUS];

　　　　 arr[smp_processor_id()] = i;
　　　　 /* kernel preemption could happen here */
　　　　 j = arr[smp_processor_id()] /* i and j are not equal as
smp_processor_id() may not be the same */

　　在这种情形下，如果在特定点发生了内核抢占，任务将会由于重新调度而被分配到其他处理器——smp_processor_id() 将返回一个不同的值。

　　这种情形应该通过锁定来进行保护。

　　FPU 模式是另外一种CPU应该被保护起来不被抢占的情形。当内核在执行浮点指令时，FPU 状态不被保存。如果这时发生了抢占，由于重新调度，FPU 状态就会与抢占前完全不同。所以 FPU 代码必须始终被锁定，以防止内核抢占。

　　锁定可以这样来实现，在关键部分禁止抢占，在之后再激活抢占。以下是在2.6内核中禁止和激活抢占的定义：

　　preempt_enable() -- 抢占计数器减1
　　preempt_disable() -- 抢占计数器加1
　　get_cpu() -- 先后调用 preempt_disable() 和 smp_processor_id()
　　put_cpu() -- 重新激活preemption()
　　使用这些定义，清单 1可以重写成这样：

　　清单 2. 使用防抢占锁的代码

　　　　int cpu, arr[NR_CPUS];

　　　　 arr[get_cpu()] = i; /* disable preemption */
　　　　 j = arr[smp_processor_id()];
　　　　 /* do some critical stuff here */
　　　　 put_cpu()　　/* re-enable preemption */

　　注意 preempt_disable()/enable()调用是可以嵌套的。也就是说，preempt_disable() 可以被调用 n 次，只有当第 n 次 preempt_enable() 被调用后，抢占才被重新激活。

　　当使用自旋锁时，抢占是被隐式地禁止的。例如，一个 spin_lock_irqsave() 调用会隐式地通过调用 preempt_disable() 来防止抢占；spin_unlock_irqrestroe() 通过调用 preempt_enable() 来重新激活抢占。文字：http://www.qqread.com/linux/z421145206.html 更多内容请看Linux集群技术、体验Linux的音影世界、Linux驱动大全专题，或进入讨论组讨论。