使用 RCU 保护动态 NMI 处理程序

虽然 RCU 通常用于保护主要用于读取的数据结构，但也可以使用 RCU 来提供动态非屏蔽中断处理程序，以及动态 irq 处理程序。本文档描述了如何做到这一点，大致借鉴了 Zwane Mwaikambo 在旧版本“arch/x86/kernel/traps.c”中的 NMI-timer 工作。

相关的代码片段如下所示，每个代码片段后都有简要说明

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

dummy_nmi_callback() 函数是一个“虚拟” NMI 处理程序，它什么也不做，但返回零，从而表示它什么也没做，允许 NMI 处理程序采取默认的机器特定操作

static nmi_callback_t nmi_callback = dummy_nmi_callback;

nmi_callback 变量是一个指向当前 NMI 处理程序的全局函数指针

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() 函数处理每个 NMI。它首先以与硬件 irq 相同的方式禁用抢占，然后增加每个 CPU 的 NMI 计数。然后，它调用存储在 nmi_callback 函数指针中的 NMI 处理程序。如果此处理程序返回零，则 do_nmi() 调用 default_do_nmi() 函数来处理机器特定的 NMI。最后，恢复抢占。

理论上，不需要 rcu_dereference_sched()，因为此代码仅在 i386 上运行，理论上不需要 rcu_dereference_sched()。但是，实际上它是一个很好的文档辅助工具，特别是对于任何试图在 Alpha 或具有激进优化编译器的系统上做类似事情的人。

快速测验

考虑到指针引用的代码是只读的，为什么 Alpha 上可能需要 rcu_dereference_sched()？

快速测验的答案

回到关于 NMI 和 RCU 的讨论

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

set_nmi_callback() 函数注册一个 NMI 处理程序。请注意，回调要使用的任何数据都必须在调用 set_nmi_callback() -之前- 初始化。对于不排序写入的架构，rcu_assign_pointer() 确保 NMI 处理程序看到初始化的值

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

此函数注销 NMI 处理程序，恢复原始的 dummy_nmi_handler()。但是，很可能有些其他 CPU 上当前正在执行 NMI 处理程序。因此，在旧 NMI 处理程序在所有其他 CPU 上完成执行之前，我们无法释放它使用的任何数据结构。

实现此目的的一种方法是通过 synchronize_rcu()，可能如下所示

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

这是可行的，因为（从 v4.20 开始）synchronize_rcu() 会阻塞，直到所有 CPU 完成它们正在执行的任何禁用抢占的代码段。由于 NMI 处理程序禁用抢占，因此保证 synchronize_rcu() 不会返回，直到所有正在进行的 NMI 处理程序退出。因此，在 synchronize_rcu() 返回后立即释放处理程序的数据是安全的。

重要提示：为此目的生效，所讨论的架构必须分别在 NMI 进入和退出时调用 nmi_enter() 和 nmi_exit()。

快速测验的答案

考虑到指针引用的代码是只读的，为什么 Alpha 上可能需要 rcu_dereference_sched()？

set_nmi_callback() 的调用者可能已经初始化了一些将由新的 NMI 处理程序使用的数据。在这种情况下，将需要 rcu_dereference_sched()，因为否则在设置新处理程序后立即收到 NMI 的 CPU 可能会看到指向新 NMI 处理程序的指针，但却看到处理程序数据的旧的预初始化版本。

当使用具有激进指针值推测优化的编译器时，其他 CPU 上也可能发生同样的悲惨故事。（但是请不要这样做！）

更重要的是，rcu_dereference_sched() 向阅读代码的人清楚地表明该指针正在受到 RCU-sched 的保护。