比较 内核 读写锁与顺序锁, RCU
创始人
2024-04-03 00:48:19
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读写锁与顺序锁, RCU
| 自旋锁 | 读写锁范式 悲观 | 顺序锁范式 乐观 | RCU 理智礼让沟通 j | |
|---|---|---|---|---|
| 哲学 | 比较悲观，假设最坏情况， 认为读时有人写，读写冲突大 | 比较乐观，假设最好情况，认为读时没人写。 读写冲突小。 | 理智派。综合二者优缺点。认为读时，有人写，但是写比较理智礼让，会等待读完成。 | |
| 读写冲突的读写 | 有等待读写 | 有等待读写 | 无等待写，回退读 | 无等待读，有限等待写 |
| 读时机 | [now, ∞) | [now, ∞) after write | [now, ∞) after write and retry 可无限等待 等待读期间的写完成 and retry | now |
| 写时机 写忙等时间范围 | [now, ∞) | [now, ∞) | now | [now, grace period] 有限等待 等待写期间 [rcu_assign_pointer] grace preriod的读完成，无retry。 这里通过时序图来表达比较好。 |
| 读并发 | 无 | 有 | 有 | 有 |
| 读写优先级 | 读=写 | 读=写 | 写>读 | 读>写 |
| 副作用 | 无 | 无 | 读回退。死锁。有优先级，就有死锁可能(优先级反转，高优先级读写的却在 低优先级的进程里，通过禁止抢占解决)，高优先(写)的必须要禁止抢占，果然write_seqcount_begin 有 preempt_disable，因需写写互斥，就进一步升级为 spin_lock() | 死锁，高优先级(读)必须要禁止抢占。果然 rcu_read_lock 里有 preempt_disable。禁止抢占，免得进程被调度走，解决优先级反转的问题。 |
| 优化场景 | 无 | 读并发 | 读并发，写>读 | 读并发，读>写 |
| 优点 | 相比自旋锁，读并发，写独占。 | 相比自旋锁，读并发，写独占。 无等待读写，但是读可能回退。 | ||
| 缺点 | 无法保证读优先。写饥饿。 | 频繁写，性能更差 | ||
| 读多写少，且要优先保证读性能！ | 读多写少，且优先级 写>读。要优先保证写性能！ | |||
| 场景举例 | ||||
| 并发读时的写性能 频繁读，写极少 | 写性能差。写要等待读完成。频繁读时，写很慢。 | 保证写性能，写能无等待完成。 | ||
| 并发读时的写性能 频繁写 最差情况 | 退化为自旋锁 | 造成频繁的读回退，性能比自旋锁还差。 | ||
| read | write_lock … write_unlock | do { seqnum = read_seqcount_begin(&seqcount); … } while (read_seqcount_retry(&seqcount, seqnum)); | rcu_read_lock (=preempt_disable) old_ptr=rcu_dereference§ // 保存旧指针 进行读访问 rcu_read_unlock (=preempt_enable) | |
| write | read_lock … read_unlock | write_seqcount_begin(&seqcount); … write_seqcount_end(&seqcount); | … Read Copy Update rcu_assign_pointer(ptr, new_ptr); synchronize_rcu() free(old_ptr) | |
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