自旋锁临界区禁用函数类型、可重入函数安全性及中断关联咨询

如何判断函数是否可在自旋锁临界区使用 #

你之前的认知存在偏差，可重入函数并非都不能在自旋锁临界区使用，自旋锁临界区的核心限制是不能主动或被动触发调度阻塞：默认配置下持有自旋锁时会关闭内核抢占，一旦当前进程阻塞，内核无法调度其他进程替换持有锁的进程，会直接导致死锁。

判断标准可遵循以下规则：

• 首先排除所有可能触发阻塞的函数：比如copy_from_user、带GFP_KERNEL标志的kmalloc、mutex_lock、msleep这类，只要函数内部可能调用调度器让当前进程睡眠，一律不能使用。
• 可重入只是函数的并发安全属性，和是否会阻塞没有必然联系：比如memcpy是纯内存操作的可重入函数，完全没有阻塞逻辑，当然可以安全使用；常规路径下的kfree只是将内存归还到slab缓存，不会触发阻塞，也可以在自旋锁临界区使用。
• 拿不准函数是否合规时，直接查内核文档或者函数实现，确认是否存在schedule类调度接口调用、是否持有互斥类锁、是否依赖会触发阻塞的用户上下文操作。

可重入函数和阻塞的关系 #

你提到的「可能阻塞的函数都不安全」这个判断是完全正确的，但并非所有可重入函数都存在阻塞可能性：

• 无阻塞的可重入函数：纯运算、纯内存操作的函数，比如memcpy、strlen、位操作封装、简单算术运算函数，这类完全没有阻塞逻辑，可以在自旋锁临界区随意使用。
• 带阻塞的可重入函数：比如带GFP_KERNEL标志的kmalloc，它本身是可重入的，但内存不足时会触发内存回收逻辑进入阻塞，因此不能在自旋锁中使用。
  简单来说，可重入是函数的并发安全属性，阻塞是函数的调度行为属性，二者没有绑定关系。

中断处理程序与自旋锁的作用及关联 #

二者核心作用 #

• 中断处理程序是内核响应硬件中断的执行流，优先级高于所有进程上下文，执行期间默认关闭当前CPU的同类型中断，全程不允许阻塞。
• 自旋锁是轻量级同步锁，拿不到锁时会在原地循环等待，不会触发调度，适合保护执行时间极短的临界区。

二者关联 #

• 如果某自旋锁会被中断处理程序访问，进程上下文持有该自旋锁时，必须先关闭当前CPU的对应中断，否则会触发死锁：比如进程上下文刚拿到锁，CPU触发中断，中断处理程序也要申请同一个锁，就会在中断上下文无限自旋，锁永远无法被释放。这种场景需要使用spin_lock_irqsave/spin_unlock_irqrestore接口，拿锁的同时关闭中断。
• 中断处理程序本身只能用自旋锁做同步，因为中断上下文不允许阻塞，不能使用互斥量、信号量这类会触发睡眠的同步机制。
• 中断处理程序要求执行时间极短，因此对应保护的自旋锁临界区也必须足够小，避免长时间自旋浪费CPU资源。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Shisui