RCU 的本质是用空间换时间，是对读写锁的一种优化加强。

简介 #

是 Read Copy Update, RCU 的缩写，是内核从 2.5 开始引入的锁机制，主要用于在无锁的情况下并行访问内核中的部分结构体，也即 “随意读，但更新数据的时候，需要先复制一份副本，在副本上完成修改，再一次性地替换旧数据”，这是 Linux 内核实现的一种针对 “读多写少” 的共享数据的同步机制。

简单来说，读取无需加锁，写入处理成本要高于其它同步方案，适用于读多写少的场景。内核中有很多的依赖，常见的如网络路由表的查询、fs/dcache.c 实现，还有一个比较典型的是链表，对应了 include/linux/rculist.h 文件。

基本概念 #

将更新分成了两个阶段：A) removal 替换原有的引用 (一般是指针)，此时允许并发读；B) reclaimation 用于回收，会等待所有的读完成，然后可以安全回收老的资源。

注意，其实这里有个基础的假设，对于内存对齐的指针，CPU 可以保证替换不会出现中间状态。

API #

注意，RCU 保护的是一个指针，定义时需要通过 __rcu 宏定义，可以用于 Sparse 静态工具的检查。

读取通过如下几个函数实现。

• rcu_read_lock/unlock() 读取进入以及退出临界区。
• rcu_dereference() 获取对象的指针，需要确保在上述临界区保护范围内。

写入过程需要有类似 spinlock 的临界区保护，读取一般就通过 rcu_dereference_protected() 函数获取：

• rcu_assign_pointer() 用来保存新对象的指针。
• synchronize_rcu() call_rcu() 等待所有读退出，然后可以释放老的内存，分别对应了同步和异步方式。

其中 call_rcu() 允许注册一个回调函数，用于一些不允许阻塞的场景，例如在 softirq 上下文中，这也就允许 removal 和 reclaimation 在不同的线程中。

参考 #

• 一系列从基础开始介绍 RCU 的系列文章 What is RCU, Really?、What is RCU? Part 2: Usage、The RCU API，最后一篇因为 API 在不断变化，所以会有多个年份的版本，整体可以参考 kernel.org 中的介绍。
• 很多 RCU 相关的文档保存在 Documentation/RCU 目录下，Paul E. McKenney 是内核中 RCU 源码的主要实现者，一些相关的论文和文章可以参考 Introduction to RCU 。