RCU详细介绍及编程例子

RCU（Read-Copy-Update）是一种并发编程技术，用于解决读写锁在高并发场景下的性能瓶颈问题。它主要应用于多核CPU的并发编程中，可以提高程序的并发度和性能。

RCU的核心思想是读写分离，将读操作和写操作分开处理。当有写操作需要修改共享数据时，RCU会创建一个新的副本，同时保留旧的数据副本。所有读操作都会读取旧的数据副本，直到新的数据副本被确认更新。这种方式避免了读操作与写操作之间的竞争，提高了程序的并发度和性能。

下面是一个RCU的编程例子：

#include <linux/rcupdate.h>
#include <linux/slab.h>

struct data {
    int value;
    struct rcu_head rcu;
};

struct data *g_data = NULL;

void write_data(int value) {
    struct data *new_data = kmalloc(sizeof(struct data), GFP_KERNEL);
    new_data->value = value;
    rcu_assign_pointer(g_data, new_data);
}

int read_data(void) {
    struct data *data = NULL;
    rcu_read_lock();
    data = rcu_dereference(g_data);
    if (data)
        return data->value;
    else
        return -1;
    rcu_read_unlock();
}

void free_data(struct rcu_head *rcu) {
    struct data *data = container_of(rcu, struct data, rcu);
    kfree(data);
}

void destroy_data(void) {
    rcu_read_lock();
    call_rcu(&g_data->rcu, free_data);
    rcu_read_unlock();
}

int main(void) {
    int value = 10;
    write_data(value);
    int result = read_data();
    destroy_data();
    return 0;
}

这个例子中，我们定义了一个struct data结构体用于存储共享数据，其中包含一个整数类型的value成员和一个rcu_head类型的rcu成员。rcu_head是RCU的头部结构体，用于管理RCU的状态。

在write_data函数中，我们创建一个新的struct data结构体，并将它的地址赋值给g_data指针。rcu_assign_pointer函数用于更新g_data指针，这个函数是RCU提供的API之一，用于更新RCU的状态。

在read_data函数中，我们首先获取RCU的读锁，然后使用rcu_dereference函数读取g_data指针指向的数据。rcu_dereference是RCU提供的API之一，用于读取RCU的状态。如果读取到的数据不为NULL，则返回value成员的值，否则返回-1。最后我们释放RCU的读锁。

在free_data函数中，我们首先使用container_of函数获取struct data结构体的地址，然后使用kfree函数释放内存。

在destroy_data函数中，我们首先获取RCU的读锁，然后使用call_rcu函数注册一个RCU回调函数，这个函数在RCU状态变为非活跃状态时会被调用。在回调函数中，我们释放struct data结构体的内存。最后我们释放RCU的读锁。

在main函数中，我们首先调用write_data函数写入一个整数值10，然后调用read_data函数读取这个值并保存在result变量中。最后我们调用destroy_data函数销毁共享数据。

这个例子展示了RCU的基本用法，它可以提高程序的并发度和性能，特别是在多核CPU的高并发场景下。但是需要注意的是，RCU的使用需要遵循一定的规则和约束条件，否则可能会导致程序出现异常行为。