关于might_sleep的一点说明

关于might_sleep的一点说明

这个函数我在看代码时基本上是直接忽略的(因为我知道它实际上不干什么事)，不过因为内核中很多函数一开始就会用一下它，为了方便那些正在学习内核源码的网友，本帖专门讨论一下该函数到底被内核用来干什么。

简单地说，如果没有调试的需求(绝大多数下你平常跑的系统都是release版本的kernel)，那么这个宏(或者函数，称谓并不重要)什么实质性的活都不干，内核只是用它来做一件事，就是提醒你，调用该函数的函数可能会sleep，这个跟其名字也是匹配的: The function calling might_sleep() might sleep。如果你想看源码，我把它列在下面：

<include/linux/kernel.h>

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# define might_resched() do {  } while (0)
# define might_sleep() do { might_resched(); } while  (0)

看到没，啥事都没干。其实内核源码对此也有明确的注释：might_sleep - annotation for functions that can sleep。所以对于release版的kernel image而言，might_sleep的作用仅仅是一个annotation，提醒使用者，一个使用might_sleep的函数在其后的代码执行中可能会sleep。

不过如果有调试需求介入的话，比如你的系统莫名其妙地随机性地crash掉，在经过一段艰难的案情分析排查之后，最后你决定打开内核的CONFIG_DEBUG_ATOMIC_SLEEP选项，那么此时might_sleep对案情的进一步推进就可能产生贡献了。CONFIG_DEBUG_ATOMIC_SLEEP选项主要用来排查是否在一个ATOMIC操作的上下文中有函数发生sleep行为，关于什么是ATOMIC操作，内核源码在might_sleep函数前也有一段注释：
this macro will print a stack trace if it is executed in an atomic context (spinlock, irq-handler, ...)

所以很明显，一个进程获得了spinlock之后它就进入了这里所谓的atomic context，或者是在一个irq-handler，也就是一个中断上下文中。这两种上下文中理论上不应该让当前的execution path进入sleep状态(虽然不是强制规定，换句话说，一个拥有spinlock的进程进入sleep并不必然意味着系统就一定会deadlock等，但是对内核编程而言，还是应该尽力避开这个雷区)。

在CONFIG_DEBUG_ATOMIC_SLEEP选项打开的情形下，might_sleep又有哪些特殊的功能呢？先看看内核中的源码：

<kernel/sched.c>

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void __might_sleep(const char *file,  int line, int preempt_offset)
{
        static unsigned long prev_jiffy; /* ratelimiting */

        if ((preempt_count_equals(preempt_offset) &&  !irqs_disabled()) ||
            system_state  != SYSTEM_RUNNING  || oops_in_progress)
                return;
        if (time_before(jiffies, prev_jiffy + HZ)  && prev_jiffy)
                return;
        prev_jiffy  = jiffies;

        printk(KERN_ERR
                "BUG: sleeping function called from invalid context at %s:%d\n",
                        file, line);
        printk(KERN_ERR
                "in_atomic(): %d, irqs_disabled(): %d, pid: %d, name: %s\n",
                        in_atomic(), irqs_disabled(),
                        current->pid, current->comm);

        if (irqs_disabled())
                print_irqtrace_events(current);
        dump_stack();
}

上面的代码我进行了轻微的删减，去除了一些只有 CONFIG_DEBUG_ATOMIC_SLEEP选项使能的情形下不干活的函数。

<include/linux/kernel.h>

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# define might_sleep() \
        do { __might_sleep(__FILE__, __LINE__, 0); might_resched(); } while  (0)

在当前CONFIG_DEBUG_ATOMIC_SLEEP选项使能的前提下， 可以看到__might_sleep还是干了不少事情的，最主要的工作是在第一个if语句那里，尤其是preempt_count_equals和 irqs_disabled，都是用来判断当前的上下文是否是一个atomic context，因为我们知道，只要进程获得了spin_lock的任一个变种形式的lock，那么无论是单处理器系统还是多处理器系统，都会导致preempt_count发生变化，而irq_disabled则是用来判断当前中断是否开启。__might_sleep正是根据这些信息来判断当前正在执行的代码上下文是否是个atomic，如果不是，那么函数就直接返回了，因为一切正常。如果是，那么代码下行。

所以让CONFIG_DEBUG_ATOMIC_SLEEP选项打开，可以捕捉到在一个atomic context中是否发生了sleep，如果你的代码不小心在某处的确出现了这种情形，那么might_sleep会通过后续的printk以及dump_stack来协助你发现这种情形。

至于__might_sleep函数中的system_state,它是一个全局性的enum型变量，主要用来记录当前系统的状态：
<init/main.c>

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enum system_states system_state __read_mostly;
EXPORT_SYMBOL(system_state);

注意system_state已经被export出来，所以内核模块可以直接读该值来判断当前系统的运行状态，常见的状态包括：
<include/linux/kernel.h>

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extern enum system_states {
    SYSTEM_BOOTING,
    SYSTEM_RUNNING,
    SYSTEM_HALT,
    SYSTEM_POWER_OFF,
    SYSTEM_RESTART,
    SYSTEM_SUSPEND_DISK,
} system_state;

最常见的状态当然是SYSTEM_RUNNING了，你的系统正常起来之后就处于这个状态。因为跟当前的话题没有直接的关联，这里只提一下好了。

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