10-SMP内核

17.2.3　SMP内核

注意一个有趣的现象：Linux在优化其SMP性能方面所做的大部分工作也会有助于提升它的实时性能。对称多处理（Symmetric Multiprocessing，SMP）是一种多处理架构，其中的多个处理器（通常是在一块板卡上）共享内存和其他资源。SMP带来的挑战要比单处理器复杂很多，这是因为SMP中的并发途径较多，从而对共享数据的保护也就更加复杂。在单处理器模型中，某个时刻只会有一个任务在内核中执行。并发保护只涉及防止中断或异常处理程序对数据造成的破坏。在SMP模型中，除了要应对来自中断或异常处理程序的威胁之外，并发保护还要考虑到内核中可能有多个线程在同时执行。

Linux从早期的2.x版本开始就已经支持SMP了。在从单处理器模型转移到多处理器模型的过程中，它使用一个BKL（Big Kernel Lock，大内核锁）来保护并发操作。BKL是一个全局的自旋锁（spinlock），它能够阻止任何其他任务在内核中执行。Robert Love在《Linux内核设计与实现》一书中将它描述为“被内核遗弃的孤儿”。在列举BKL的特征时，Robert还开玩笑似地加上了“邪恶”一项！

早期基于BKL实现的SMP内核在进行调度时效率很低。人们发现某个处理器可能会长时间处于空闲状态。为了提升内核的SMP性能，开发人员做了大量工作，而这些工作也直接给实时应用带来了好处——主要是降低了延时。BKL被替换为更小粒度的锁，它们只在实际的共享数据周围进行保护，从而显著降低了抢占延时。