Linux 2.6内核新变化[2]

　　以下的代码片断显示了每个 CPU 的数据结构问题（在SMP系统中）：

　　清单 1. 存在内核抢占问题的代码

　　　　 int arr[NR_CPUS];

　　　　 arr[smp_processor_id()] = i;

　　　　 /* kernel preemption could happen here */

　　　　 j = arr[smp_processor_id()] /* i and j are not equal as

smp_processor_id() may not be the same */

　　在这种情形下，如果在特定点发生了内核抢占，任务将会由于重新调度而被分配到其他处理器

     ——smp_processor_id() 将返回一个不同的值。

　　这种情形应该通过锁定来进行保护。

　　FPU 模式是另外一种CPU应该被保护起来不被抢占的情形。当内核在执行浮点指令时，FPU 状态不

     被保存。如果这时发生了抢占，由于重新调度，FPU 状态就会与抢占前完全不同。所以 FPU 代码必

     须始终被锁定，以防止内核抢占。

　　锁定可以这样来实现，在关键部分禁止抢占，在之后再激活抢占。以下是在2.6内核中禁止和激活抢占的定义：

　　preempt_enable() -- 抢占计数器减1

　　preempt_disable() -- 抢占计数器加1

　　get_cpu() -- 先后调用 preempt_disable() 和 smp_processor_id()

　　put_cpu() -- 重新激活preemption()

　　使用这些定义，清单 1可以重写成这样：

　　清单 2. 使用防抢占锁的代码

　　　　int cpu, arr[NR_CPUS];

　　　　 arr[get_cpu()] = i; /* disable preemption */

　　　　 j = arr[smp_processor_id()];

　　　　 /* do some critical stuff here */

　　　　 put_cpu()　　/* re-enable preemption */

　　注意 preempt_disable()/enable()调用是可以嵌套的。也就是说，preempt_disable() 可以被

     调用 n 次，只有当第 n 次preempt_enable() 被调用后，抢占才被重新激活。

　　当使用自旋锁时，抢占是被隐式地禁止的。例如，一个 spin_lock_irqsave() 调用会隐式地通过

     调用 preempt_disable() 来防止抢占；spin_unlock_irqrestroe() 通过调用 preempt_enable()

     来重新激活抢占。

　改进的线程模型以及对 NPTL 的支持

　　在2.5内核中已经做了很多的改进线程性能的工作。在2.6中改进的线程模型仍然是由 Ingo Molnar 来完成的。

它基于一个1:1的线程模型（一个内核线程对应一个用户线程），包括内核内在的对新的 NPTL（Native Posix

Threading Library）的支持，这个新的 NPTL 是由 Molnar 和 Ulrich Drepper 合作开发的。

　　2.6内核中其他引人注目的变化　

　　文件系统

　　对 ext2/ext3 文件系统做了改进，包括对扩展属性和POSIX访问控制列表的支持。NTFS的驱动程序也已经重写，

可以支持（reentrant safe）SMP，大于4KB的簇，等等。同时2.6也支持 IBM 的 JFS(journaling file system)

和 SGI 的 XFS。

　　音频

　　对桌面用户而言，一个更令人期待的特性是称为 ALSA(Advanced Linux Sound Architecture)　的新的 Linux

音频体系结构，它取代了缺陷很多的旧的 OSS (Open Sound System)。新的声音体系结构支持USB音频和MIDI

设备，全双工重放，等等。在桌面上播放 MP3 和其他音频文件再也不会像以前那样了！

　　总线

　　SCSI/IDE子系统经过大幅度的重写，一些驱动程序仍然处于测试阶段或者收尾阶段。

　　电源管理

　　支持 ACPI（高级电源配置管理界面，Advanced Configuration and Power Interface），用于调整 CPU

（可以在不同的负载下使CPU工作于不同的时钟频率以节电）和软件挂起（这一特性仍在测试中）。

　　联网和IPSec

　　内核中加入了对 IPSec (IP安全)的支持，因此也支持 IP 有效负载压缩等各种 RFC。删除了原来内核内置的HTTP服

务器 kttpd。IPSec 特性使用了内核提供的新的加密 API。这个加密API中包含了各种流行的算法，比如 MD4，MD5

DES，等等。加入了对新的 NFSv4 (网络文件系统)客户机/服务器的支持。

　　用户界面层

　　2.6内核重写了帧缓冲/控制台层。这将意味着需要更新各种用户空间帧缓冲工具，如 fbset 和 fbdesl。人机界面层还

加入了对近乎所有可接入设备的支持，从触摸屏到盲人用的设备，到各种各样的鼠标。

　　线程操作可以提高速度；2.6内核现在可以处理任意数目的线程，PID最大可以到20亿（IA32上）。