4.9.37内核中kfifo为何在spin_lock_irqsave下仍需smp_wmb？

自旋锁和内存屏障的作用完全不同，不能互相替代，核心原因如下：

• 自旋锁只保证互斥访问，不约束内存操作顺序
  自旋锁spin_lock_irqsave/spin_unlock_irqrestore的作用是阻止其他CPU进入临界区，确保同一时间只有一个CPU修改fifo的状态和数据，但它管不了CPU自身的指令重排序。比如CPU可能会把更新fifo->in索引的操作（在kfifo_in里）提前到memcpy写数据的操作之前执行——因为这两个操作没有数据依赖，CPU为了性能会做这类重排。如果发生这种情况，其他CPU解锁后看到fifo->in变大了，去读fifo数据时，实际数据还没写完，就会读到脏数据。

• 缓存一致性不保证操作顺序的可见性
  即使解锁后缓存会同步到其他CPU，但指令重排序已经让fifo->in的更新先于数据写入被刷到共享缓存。smp_wmb()是写内存屏障，它强制CPU把之前所有的写操作（也就是两次memcpy）全部完成并刷到缓存，之后再执行后续的写操作（更新fifo->in），从硬件层面确保了操作的顺序。

• kfifo的读写逻辑依赖严格的顺序约束
  kfifo的读端是通过比较in和out的差值来判断可用数据量的。如果in先被更新，读端会认为有新数据可读，但此时数据还没完成复制，读出来的内容就是错误的。smp_wmb()的存在就是为了确保数据写入完成这个操作，在**fifo->in索引更新**之前被所有CPU可见，从根本上避免这种时序问题。

代码里的注释也直接点明了这个屏障的作用：make sure that the data in the fifo is up to date before incrementing the fifo->in index counter。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者lan muming