RCU 和 lockdep 檢查¶

所有 RCU 變體都提供 lockdep 檢查，以便 lockdep 知道每個任務何時進入和離開任何 RCU 讀端臨界區。每種 RCU 變體都被單獨跟蹤（但請注意，在 2.6.32 及更早版本中並非如此）。這允許 lockdep 的跟蹤包含 RCU 狀態，這有時可以幫助除錯死鎖等問題。

此外，RCU 提供了以下檢查 lockdep 狀態的原語

rcu_read_lock_held() for normal RCU.
rcu_read_lock_bh_held() for RCU-bh.
rcu_read_lock_sched_held() for RCU-sched.
rcu_read_lock_any_held() for any of normal RCU, RCU-bh, and RCU-sched.
srcu_read_lock_held() for SRCU.
rcu_read_lock_trace_held() for RCU Tasks Trace.

這些函式是保守的，因此如果不確定，將返回 1（例如，如果未設定 CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC）。這可以防止像 WARN_ON(!rcu_read_lock_held()) 這樣的情況在停用 lockdep 時給出誤報。

此外，單獨的核心配置引數 CONFIG_PROVE_RCU 允許檢查 rcu_dereference() 原語

rcu_dereference(p)
檢查 RCU 讀端臨界區。

rcu_dereference_bh(p)
檢查 RCU-bh 讀端臨界區。

rcu_dereference_sched(p)
檢查 RCU-sched 讀端臨界區。

srcu_dereference(p, sp)
檢查 SRCU 讀端臨界區。

rcu_dereference_check(p, c)
使用顯式檢查表示式 “c” 以及 rcu_read_lock_held()。這在 RCU 讀取器和更新器呼叫的程式碼中很有用。

rcu_dereference_bh_check(p, c)
使用顯式檢查表示式 “c” 以及 rcu_read_lock_bh_held()。這在 RCU-bh 讀取器和更新器呼叫的程式碼中很有用。

rcu_dereference_sched_check(p, c)
使用顯式檢查表示式 “c” 以及 rcu_read_lock_sched_held()。這在 RCU-sched 讀取器和更新器呼叫的程式碼中很有用。

srcu_dereference_check(p, c)
使用顯式檢查表示式 “c” 以及 srcu_read_lock_held()。這在 SRCU 讀取器和更新器呼叫的程式碼中很有用。

rcu_dereference_raw(p)
不檢查。（儘量少用，如果可能的話，不要用。）

rcu_dereference_raw_check(p)
根本不做 lockdep。（儘量少用，如果可能的話，不要用。）

rcu_dereference_protected(p, c)
使用顯式檢查表示式 “c”，並省略所有屏障和編譯器約束。這在資料結構無法更改時很有用，例如，在僅由更新器呼叫的程式碼中。

rcu_access_pointer(p)
返回指標的值並省略所有屏障，但保留防止複製或合併的編譯器約束。這在測試指標本身的值時很有用，例如，針對 NULL。

rcu_dereference_check() 檢查表示式可以是任何布林表示式，但通常會包含一個 lockdep 表示式。對於一個稍微複雜的例子，請考慮以下內容

file = rcu_dereference_check(fdt->fd[fd],
                             lockdep_is_held(&files->file_lock) ||
                             atomic_read(&files->count) == 1);

此表示式以 RCU 安全的方式獲取指標 “fdt->fd[fd]”，並且，如果配置了 CONFIG_PROVE_RCU，則驗證此表示式是否在以下情況下使用

RCU 讀端臨界區（隱式），或
持有 files->file_lock，或
在非共享的 files_struct 上。

在情況 (1) 中，該指標以 RCU 安全的方式獲取，用於普通的 RCU 讀端臨界區，在情況 (2) 中，->file_lock 阻止任何更改發生，最後，在情況 (3) 中，當前任務是唯一訪問 file_struct 的任務，同樣阻止任何更改發生。如果上述語句僅從更新器程式碼呼叫，則可以將其編寫為如下

file = rcu_dereference_protected(fdt->fd[fd],
                                 lockdep_is_held(&files->file_lock) ||
                                 atomic_read(&files->count) == 1);

這將驗證上述情況 #2 和 #3，並且 lockdep 甚至會抱怨，即使它是在 RCU 讀端臨界區中使用，除非滿足這兩個案例之一。因為 rcu_dereference_protected() 省略了所有屏障和編譯器約束，所以它生成的程式碼比其他 rcu_dereference() 變體更好。另一方面，如果 RCU 保護的指標或它指向的 RCU 保護的資料可以併發更改，則使用 rcu_dereference_protected() 是非法的。

像 rcu_dereference() 一樣，當啟用 lockdep 時，RCU 列表和 hlist 遍歷原語會檢查是否從 RCU 讀端臨界區內部呼叫。但是，可以將 lockdep 表示式作為附加的可選引數傳遞給它們。使用此 lockdep 表示式，這些遍歷原語僅在 lockdep 表示式為 false 且它們是從任何 RCU 讀端臨界區外部呼叫時才會抱怨。

例如，workqueue for_each_pwq() 宏旨在用於 RCU 讀端臨界區內或持有 wq->mutex 的情況下。因此，它實現如下

#define for_each_pwq(pwq, wq)
        list_for_each_entry_rcu((pwq), &(wq)->pwqs, pwqs_node,
                                lock_is_held(&(wq->mutex).dep_map))

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