使用 RCU 保護動態 NMI 處理程式

雖然 RCU 通常用於保護主要用於讀取的資料結構，但也可以使用 RCU 來提供動態非遮蔽中斷處理程式，以及動態 irq 處理程式。本文件描述瞭如何做到這一點，大致借鑑了 Zwane Mwaikambo 在舊版本“arch/x86/kernel/traps.c”中的 NMI-timer 工作。

相關的程式碼片段如下所示，每個程式碼片段後都有簡要說明

static int dummy_nmi_callback(struct pt_regs *regs, int cpu)
{
        return 0;
}

dummy_nmi_callback() 函式是一個“虛擬” NMI 處理程式，它什麼也不做，但返回零，從而表示它什麼也沒做，允許 NMI 處理程式採取預設的機器特定操作

static nmi_callback_t nmi_callback = dummy_nmi_callback;

nmi_callback 變數是一個指向當前 NMI 處理程式的全域性函式指標

void do_nmi(struct pt_regs * regs, long error_code)
{
        int cpu;

        nmi_enter();

        cpu = smp_processor_id();
        ++nmi_count(cpu);

        if (!rcu_dereference_sched(nmi_callback)(regs, cpu))
                default_do_nmi(regs);

        nmi_exit();
}

do_nmi() 函式處理每個 NMI。它首先以與硬體 irq 相同的方式停用搶佔，然後增加每個 CPU 的 NMI 計數。然後，它呼叫儲存在 nmi_callback 函式指標中的 NMI 處理程式。如果此處理程式返回零，則 do_nmi() 呼叫 default_do_nmi() 函式來處理機器特定的 NMI。最後，恢復搶佔。

理論上，不需要 rcu_dereference_sched()，因為此程式碼僅在 i386 上執行，理論上不需要 rcu_dereference_sched()。但是，實際上它是一個很好的文件輔助工具，特別是對於任何試圖在 Alpha 或具有激進最佳化編譯器的系統上做類似事情的人。

快速測驗

考慮到指標引用的程式碼是隻讀的，為什麼 Alpha 上可能需要 rcu_dereference_sched()？

快速測驗的答案

回到關於 NMI 和 RCU 的討論

void set_nmi_callback(nmi_callback_t callback)
{
        rcu_assign_pointer(nmi_callback, callback);
}

set_nmi_callback() 函式註冊一個 NMI 處理程式。請注意，回撥要使用的任何資料都必須在呼叫 set_nmi_callback() -之前- 初始化。對於不排序寫入的架構，rcu_assign_pointer() 確保 NMI 處理程式看到初始化的值

void unset_nmi_callback(void)
{
        rcu_assign_pointer(nmi_callback, dummy_nmi_callback);
}

此函式登出 NMI 處理程式，恢復原始的 dummy_nmi_handler()。但是，很可能有些其他 CPU 上當前正在執行 NMI 處理程式。因此，在舊 NMI 處理程式在所有其他 CPU 上完成執行之前，我們無法釋放它使用的任何資料結構。

實現此目的的一種方法是透過 synchronize_rcu()，可能如下所示

unset_nmi_callback();
synchronize_rcu();
kfree(my_nmi_data);

這是可行的，因為（從 v4.20 開始）synchronize_rcu() 會阻塞，直到所有 CPU 完成它們正在執行的任何停用搶佔的程式碼段。由於 NMI 處理程式停用搶佔，因此保證 synchronize_rcu() 不會返回，直到所有正在進行的 NMI 處理程式退出。因此，在 synchronize_rcu() 返回後立即釋放處理程式的資料是安全的。

重要提示：為此目的生效，所討論的架構必須分別在 NMI 進入和退出時呼叫 nmi_enter() 和 nmi_exit()。

快速測驗的答案

考慮到指標引用的程式碼是隻讀的，為什麼 Alpha 上可能需要 rcu_dereference_sched()？

set_nmi_callback() 的呼叫者可能已經初始化了一些將由新的 NMI 處理程式使用的資料。在這種情況下，將需要 rcu_dereference_sched()，因為否則在設定新處理程式後立即收到 NMI 的 CPU 可能會看到指向新 NMI 處理程式的指標，但卻看到處理程式資料的舊的預初始化版本。

當使用具有激進指標值推測最佳化的編譯器時，其他 CPU 上也可能發生同樣的悲慘故事。（但是請不要這樣做！）

更重要的是，rcu_dereference_sched() 向閱讀程式碼的人清楚地表明該指標正在受到 RCU-sched 的保護。