Linux kernel 内核/用户地址空间之间的共享无锁队列

我试图在用户和内核空间之间构建两个共享队列（一个命令队列和一个应答队列）。这样内核可以向用户空间发送消息，用户空间可以在处理完成后向内核发送回复

我所做的是使用allocate内核内存页（用于队列）和mmap到用户空间，现在用户和内核端都可以访问这些页面（这里我的意思是，在内核空间中写的内容可以在用户空间中正确读取，反之亦然）

问题是我不知道如何在内核和用户空间之间同步访问。比如说，如果我要为多生产者1消费者方案构建一个环形缓冲区，如何确保这些环形缓冲区访问不会被同时写入损坏

本周我做了一些研究，这里有一些可能的方法，但我对内核模块开发非常陌生，不太确定它是否有效。在深入研究的过程中，如果我能得到任何意见或建议，我将非常高兴：

在用户/内核空间之间使用共享信号量：

但是会使用很多系统调用，比如sem_timedwait（），我担心它会有多高效

我真正喜欢的是无锁方案，如中所述。内核树中的相关文件包括：

• kernel/trace/ring\u buffer\u benchmark.c
• kernel/trace/ring\u buffer.c
• 文档/trace/ring-buffer-design.txt

这里记录了如何实现无锁：

但是，我假设这些是内核实现，不能直接在用户空间中使用（如ring_buffer_benchmark.c中的示例）。我有没有办法在用户空间中重用这些方案？也希望我能找到更多的例子

在那篇文章（LWN40072）中，还提到了一种使用perf工具的替代方法，这似乎与我正在尝试的方法类似。如果2不起作用，我将尝试这种方法

因此，用户空间性能工具与 内核通过在共享内存区域中进行读写而不使用系统 电话

---

抱歉，英文语法…希望有意义。

对于内核和用户空间之间的同步，您可以使用curcular buffer机制（文档位于）

这种缓冲区的关键因素是两个指针（head和tail），它们可以分别更新，这非常适合分离的用户和内核代码。此外，循环缓冲区的实现非常简单，所以在用户空间中实现它并不困难

---

请注意，对于内核中的多个生产者，您需要使用自旋锁或类似工具对其进行同步。

对于内核和用户空间之间的同步，您可以使用curcular buffer机制（文档位于）

这种缓冲区的关键因素是两个指针（head和tail），它们可以分别更新，这非常适合分离的用户和内核代码。此外，循环缓冲区的实现非常简单，所以在用户空间中实现它并不困难

---

请注意，对于内核中的多个生产者，您需要使用spinlock或类似工具对其进行同步。

Hi Tsyvarev。是的，具有内存边界的循环缓冲区看起来更像一个。直截了当的解决方案！我将尝试一下，看看它是如何工作的！谢谢，如果头指针是在内核空间（生产者）定义的，尾指针是在用户空间（消费者）定义的，那么muchIt很好。问题是，如果存在生产/消费操作，则头/尾指针仍然耦合在一起，例如：例如：在生产者侧，仍然需要尾信息：>如果（CIRC_SPACE（head，tail，buffer->size）>=1）这是否表明，每次生产者想要写入循环缓冲区时，它必须获取尾部指针的最新值？似乎我也应该把这两个指针放在共享空间。

似乎我也应该把这两个指针放在共享空间。

-没错。例如，您可以在内核空间中分配内存，并允许用户

mmap（）

将其作为文件。Hi Tsyvarev。是的，具有内存边界的循环缓冲区看起来更像一个。直截了当的解决方案！我将尝试一下，看看它是如何工作的！谢谢，如果头指针是在内核空间（生产者）定义的，尾指针是在用户空间（消费者）定义的，那么muchIt很好。问题是，如果存在生产/消费操作，则头/尾指针仍然耦合在一起，例如：例如：在生产者侧，仍然需要尾信息：>如果（CIRC_SPACE（head，tail，buffer->size）>=1）这是否表明，每次生产者想要写入循环缓冲区时，它必须获取尾部指针的最新值？似乎我也应该把这两个指针放在共享空间。

似乎我也应该把这两个指针放在共享空间。

-没错。例如，您可以在内核空间中分配内存，并允许用户

mmap（）

将其作为文件。