Главная » Ядро Linux » BLK: Большая блокировка ядра

0

Добр о  пожаловать к  "рыжему   пасынку"  ядра.   Большая  блокировка ядра   (Big Kernel  Lock, BKL)  — это  глобальная спин-блокировка,  которая была  создана специально  для  того, чтобы  облегчить переход  от первоначальной реализации SMP  n операционной системе Linux  к мелкоструктурным блокировкам. Блокировка BKL  имеет следующие интересные свойства.

• Во время  удержания BKL можно переходить в состояние ожидания.  Блокировка автоматически освобождается, когда  задание переходит в состояние  ожидания, и  снова  захватывается, когда  задание планируется на  выполнение.  Конечно, это  не  означает,  что  безопасно переходить в  состояние ожидания  при удержании  BKL, просто  это  можно делать  и это  не  приведет к  взаимоблокировке.

• Блокировка BKL  рекурсивна. Один  процесс может  захватывать эту  блокировку несколько раз  подряд, и это  не приведет к самоблокировке, как  в  случае  обычных спин-блокировок.

• Блокировка BKL  может  использоваться только  в контексте процесса.

• Блокировка BKL — это  от лукавого.

Рассмотренные свойства  дали возможность упростить  переход  от ядер серии  2.0 к серии  2.2. Когда  в ядро  2-0 была введена  поддержка SMP, только  одно  задание  могло выполняться в режиме  ядра  в любой  момент  времени (конечно, сейчас  ядро  распараллелено очень хорошо— пройден огромный путь).  Целью  создания ядра серии  2.2 было обеспечение возможности параллельного выполнения кода ядра на нескольких процессорах. Блокировка BKL  была  введена  для того, чтобы  упростить  переход  к мелкоструктурным блокировкам. В те времена она оказала большую  помощь, а сегодня  она приводит к ухудшению  масштабируемости5.

Использовать блокировку BKL не рекомендуется. На самом  деле, новый  код никогда не должен  использовать BKL.  Однако эта блокировка все еще достаточно интенсивно используется в некоторых частях ядра.  Поэтому важно  понимать особенности  большой блокировки ядра и интерфейса к ней.  Блокировка BKL ведет себя, как обычная спин-блокировка, за исключением тех особенностей, которые были рассмотрены выше.  Функция lock_kerne l ()  позволяет захватить  блокировку, а функция  unlock_kerne l () — освободить блокировку. Каждый поток  выполнения может рекурсивно захватывать эту блокировку, но  после  этого  необходимо столько  же раз вызвать  функцию unlock_kerne l (). При  последнем вызове  функции освобождения блокировки блокировка будет освобождена. Функция kernellocke d ()  возвращает ненулевое значение, если блокировка в данный момент  захвачена, в противном случае возвращается нуль.  Эти интерфейсы определены в файле  <linux/smp_lock.h>. Рассмотрим простой пример использования этой блокировки.

lock_kernel();

/*

* Критический раздел, который синхронизирован со всеми пользователями

* блокировки BKL…

* Заметим, что здесь можно безопасно переходить в состояние ожидания

* и блокировка будет прозрачным образом освобождаться.

* После перепланирования блокировка будет прозрачным образом снова

* захватываться.

* Это гарантирует, что не возникнет состояния взаимоблокировки,

* но все-таки лучше не переходить в состояние ожидания,

* если необходимо гарантировать защиту данных!

*/

unlock_kernel();

Когда  эта блокировка захвачена, происходит запрещение преемптивности. Для ядер, скомпилированных под однопроцессорную машину, код BKL на самом  деле не выполняет никаких блокировок. В табл. 9.8 приведен полный список функций работы с BKL.

5   Хотя,  может  быть,  она  и  не такая  страшная, какой  ее иногда  пытаются  представить,  вес же некоторы е люди  считают  ее  "воплощением дьявола"  в ядре.

Таблица 9.8. Функции работы с большой блокировкой ядра

Функция                                      Описание

lock_kernel( )                      Захватить блокировку BKL

unlock_kernel( )                 Освободить блокировку BKL

kernel_locked( )                 Возвратить ненулевое значение, если блокировка захвачена, и нульв противном случае

Одна  из  самых  главных  проблем, связанных с большой блокировкой ядра, — как определить, что защищается с помощью данной блокировки. Часто  блокировка BKL ассоциируется с кодом   (например, она  "синхронизирует вызовы функции  foo () "), а не  с данными  ("защита структуры foo  ") .  Это  приводит к тому, что  заменить BKL обычными сиин-блокировками  бывает  сложно, потому  что  нелегко определить, что же  все-таки  необходимо блокировать. На  самом   деле, подобная замена еще  более сложна, так  как  необходимо учитывать все  взаимоотношения между всеми  участками кода,  которые используют эту блокировку.

Источник: Лав,  Роберт. Разработка ядра  Linux, 2-е  издание. : Пер.  с англ.  — М.  : ООО  «И.Д.  Вильяме» 2006. — 448 с. : ил. — Парал. тит. англ.

По теме:

  • Комментарии