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RCU (Read-Copy-Update)

RCU 是一种读写锁的替代方案，主要针对以读为主的 workload，它的思路是：

  • writer 要更新被保护的对象的时候，不修改已有的对象，而是生成一个新的 copy，然后原子地进行对象引用的替换；那么 reader 此时依然可以正常访问对象，只不过可能访问的是修改前的版本，也可能访问的是修改后的版本
  • writer 如果要删除某个对象，首先把对这个对象的引用修改掉，使得未来的 reader 不会再访问该对象；然后等待所有正在进行的 reader 完成它们的读取，此时这个对象一定没有 reader 在访问，于是可以进行回收
  • 如果有多个 writer，那么 writer 之间依然需要用互斥锁保护，保证只有一个 writer 同时在修改

Linux 内核中的 RCU

reader 一侧要做的事情：

  1. 调用 rcu_read_lock()，表示 reader 读取对象的区间的开始
  2. 使用 rcu_dereference(pointer) 来对指针进行解引用
  3. 调用 rcu_read_unlock()，表示 reader 读取对象的区间的结束

writer 一侧要做的事情：

  1. 如果是多个 writer，首先获取互斥锁：spin_lock(mutex)
  2. 调用 rcu_dereference_protected() 来对指针进行解引用，得到原值
  3. 调用 kmalloc() 以创建新的对象，再基于上一步读取的原值进行修改
  4. 调用 rcu_assign_pointer() 把指针指向新的对象
  5. 如果是多个 writer，释放互斥锁：spin_lock(mutex)
  6. 调用 synchronize_rcu() 等待所有正在进行的 reader 完成读取（即调用 rcu_read_unlock）
  7. 调用 kfree 把原来的旧对象释放掉

参考：

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