系统调用是线程安全的吗？答案

【问题标题】：Are system calls thread-safe?系统调用是线程安全的吗？
【发布时间】：2020-06-26 04:34:31
【问题描述】：

我写了一个内核模块，它是一个类似于this Link的字符设备驱动程序。驱动程序的内部结构如下：

struct {
    str[500];
}channelData;

static channelData chData[4];

所以我有一个使用此驱动程序的多线程应用程序，我目前以下列方式使用此驱动程序：

typedef struct
{
        int channelId;
        int len;
        char arg[100];
} driverArgs;

class DevDrv{
    static void STR_READ(int channelId, char *data);
    static void STR_SEND(int channelId, char *data,int len);
};

void DevDrv::STR_READ(int channelId, char *data)
{
    driverArgs arg= {-1,0, {0}};
    arg.channelId = channelId;
    ioctl(mfilehandler,IOCTL_STR_READ,&arg);
    memcpy(data,arg.arg,arg.len)

}
void DevDrv::STR_SEND(int channelId, char *data,int len)
{
    driverArgs arg= {-1,0, {0}};
    arg.channelId = channelId;
    arg.len=len;
    memcpy(arg.arg,data,len);
    ioctl(mfilehandler,IOCTL_STR_SEND,&arg);
}

所以，问题是我的应用程序中的 4 个线程是否调用这些函数来读取或写入它们自己的 ChannelId 以读取或写入驱动程序：

thread1:
   DevDrv::STR_READ(0,&localdst);
thread2:
   DevDrv::STR_READ(1,&localdst);
thread3:
   DevDrv::STR_READ(2,&localdst);
thread4:
   DevDrv::STR_READ(3,&localdst);

是否发生了数据竞赛或类似的事情？

【问题讨论】：

stackoverflow.com/q/17490479/1216776

标签： c++ c linux multithreading chardev

【解决方案1】：

不保证您的 channelData 结构是缓存对齐的，因此除非您明确同步 chData，否则您仍然会受到数据竞争的影响。

这是一场比赛的草图：

系统调用想要读入 CPU 0 上的通道 2。
CPU 0 获取所有包含通道 2 的缓存行，这意味着：
- 通道 2 中的所有字节
- 距离通道 1 末尾的几个字节
- 通道 3 开头的几个字节
读取照常进行。
CPU 1 将 500 字节写入通道 1。
系统调用想要将 500 个字节读入 CPU 0 上的通道 1。
CPU 0 从通道 1 中获取之前未获取的所有字节。
- 通道 1 末尾的几个字节不会重新获取

在这种情况下，这几个字节在 CPU 0 上是陈旧的，因为它们被 CPU 1 覆盖，而 CPU 0 不知道。

它不知道，因为没有 memory barrier 告诉它它的缓存可能已经过时了。

现在，在许多情况下，系统调用会触发内存屏障，但不能保证。

您的用户空间程序很好，字符设备是与内核模块通信的规范方式，但您的内核模块必须正确同步。甚至您链接中的示例似乎也试图非常具有介绍性，并且在不使用原子的情况下执行 Device_Open++ 之类的操作。

【讨论】：