linux spin linux基础知识点

云服务器测评

2025-1-10

linux相关教程

本篇文章给大家谈谈linux spin，以及linux基础知识点对应的知识点，文章可能有点长，但是希望大家可以阅读完，增长自己的知识，最重要的是希望对各位有所帮助，可以解决了您的问题，不要忘了收藏本站喔。

linux硬盘检测健康状态

定期检查硬盘的健康状态是每个系统管理员必须要做的事情。说到硬盘的健康状态，这里就得先说一下S.M.A.R.T.了。

SMART是一种磁盘自我分析检测技术，早在90年代末就基本得到了普及

每一块硬盘（包括IDE、SCSI）在运行的时候，都会将自身的若干参数记录下来

这些参数包括型号、容量、温度、密度、扇区、寻道时间、传输、误码率等

硬盘运行了几千小时后，很多内在的物理参数都会发生变化

某一参数超过报警阈值，则说明硬盘接近损坏

此时硬盘依然在工作，如果用户不理睬这个报警继续使用

那么硬盘将变得非常不可靠，随时可能故障

SMART是和主板BIOS上相应功能配合的

要使用SMART，必须先进入到主板BIOS设置里边启动相关设置

一般从Pentium2级别起的主板，都支持SMART

BIOS启动以后，就是操作系统级别的事情了

很遗憾，Windows没有内置SMART相关工具（需要安装第三方工具软件）

好在Linux上很早就有了SMART支持了

如果把Linux装在VMware等虚拟机上，在系统启动时候可以看到有个服务启动报错：smartd

这个服务器就是smart的daemon进程（因为vmware虚拟机的硬盘不支持SMART，所以报错）

可以使用下面的命令来确认硬盘是否打开了SMART支持

复制代码

代码如下:

smartctl-i/dev/sda

正常情况下应该会得到下面这样的信息

复制代码

代码如下:

[root@localhost~]# smartctl-i/dev/sda

Home page is a href="

复制代码

代码如下:

=== START OF INFORMATION SECTION===

Model Family: Seagate Barracuda 7200.10 family

Device Model: ST3160815AS

Serial Number: 5RA6A1K9

Firmware Version: 4.AAB

User Capacity: 160,041,885,696 bytes

Device is: In smartctl database [for details use:-P show]

ATA Version is: 7

ATA Standard is: Exact ATA specification draft version not indicated

Local Time is: Sat Jul 7 17:18:02 2012 CST

SMART support is: Available– device has SMART capability.

在这里，如果看到SMART support is: Disabled，则表示SMART未启用

如果我们需要执行如下命令，启动SMART：

复制代码

代码如下:

smartctl–smart=on–offlineauto=on–saveauto=on/dev/sda

查看硬盘当前的健康状态使用如下命令

复制代码

代码如下:

[root@localhost~]# smartctl-H/dev/sda

Home page is a href="

复制代码

代码如下:

=== START OF READ SMART DATA SECTION===

SMART overall-health self-assessment test result: PASSED

请注意result后边的结果：PASSED，这表示硬盘健康状态良好

如果这里显示Failure，那么最好立刻给服务器更换硬盘。

执行如下命令可以看到详细的参数：

复制代码

代码如下:

[root@localhost~]# smartctl-A/dev/sda

Home page is a href="

复制代码

代码如下:

=== START OF READ SMART DATA SECTION===

SMART Attributes Data Structure revision number: 10

Vendor Specific SMART Attributes with Thresholds:

ID# ATTRIBUTE_NAME FLAG VALUE WORST THRESH TYPE UPDATED WHEN_FAILED RAW_VALUE

1 Raw_Read_Error_Rate 0x000f 100 253 006 Pre-fail Always– 0

3 Spin_Up_Time 0×0003 097 097 000 Pre-fail Always– 0

4 Start_Stop_Count 0×0032 100 100 020 Old_age Always– 818

5 Reallocated_Sector_Ct 0×0033 100 100 036 Pre-fail Always– 0

7 Seek_Error_Rate 0x000f 085 060 030 Pre-fail Always– 369003829

9 Power_On_Hours 0×0032 084 084 000 Old_age Always– 14527

10 Spin_Retry_Count 0×0013 100 100 097 Pre-fail Always– 0

12 Power_Cycle_Count 0×0032 100 100 020 Old_age Always– 817

187 Reported_Uncorrect 0×0032 100 100 000 Old_age Always– 0

189 High_Fly_Writes 0x003a 100 100 000 Old_age Always– 0

190 Airflow_Temperature_Cel 0×0022 052 046 045 Old_age Always– 48(Lifetime Min/Max 47/52)

194 Temperature_Celsius 0×0022 048 054 000 Old_age Always– 48(0 11 0 0)

195 Hardware_ECC_Recovered 0x001a 074 062 000 Old_age Always– 188295533

197 Current_Pending_Sector 0×0012 100 100 000 Old_age Always– 0

198 Offline_Uncorrectable 0×0010 100 100 000 Old_age Offline– 0

199 UDMA_CRC_Error_Count 0x003e 200 200 000 Old_age Always– 0

200 Multi_Zone_Error_Rate 0×0000 100 253 000 Old_age Offline– 0

202 TA_Increase_Count 0×0032 100 253 000 Old_age Always– 0

上边列出的参数表中可供进行技术分析和参考，使用下边的命令可以输出完整结果：

复制代码

代码如下:

smartctl-a/dev/sda

spinlock(linux kernel 自旋锁)

在Linux内核的世界里，自旋锁spinlock犹如守护者，守护着数据的临界区，确保并发访问的有序性。它不依赖于睡眠，而是通过连续的CPU循环来尝试获取锁，这在中断处理和进程上下文中表现出了极高的效率，但也可能造成CPU资源的浪费。自旋锁有三种主要实现方式：CAS（Compare and Swap）模式，简单直接但竞争随机；Ticket模式，引入公平性但消耗CPU；而MCS（Multi-CPU Scalable）模式，是对Ticket模式的优化，通过链表通知减少了CPU空转，实现了更高的效率与内存利用。

在Linux内核的广泛应用中，自旋锁的性能优化尤为重要，尤其是在多线程竞态的极端场景。例如，MCS模式虽然牺牲了一定的内存使用，但其高效性能使之成为首选。特别是针对内存密集型的应用，qspinlock的出现，通过一个32位原子变量巧妙地管理locked、pending和tail，实现了内存节省和高效操作。然而，这种复杂性也意味着在编写和维护时需要更加谨慎。

要使用自旋锁，只需在spinlock.h>中引入相关头文件，定义spinlock并调用spin_lock、spin_unlock进行加锁解锁。举个实例，当处理中断和进程混合的并发任务时，spinlock能够确保数据的一致性。内核提供了多种API，如spin_lock, spin_unlock用于无中断操作，spin_lock_irq, spin_unlock_irq则避免了中断的嵌套，spin_is_locked函数则用于检查锁的状态。

源代码的精髓隐藏在kernel\locking\spinlock.c和qspinlock.c中，头文件位于include\linux\spinlock.h。最新的Linux kernel 5.16.5 stable tree中包含了这些实现。深入研究源码，你会发现自旋锁的实现层次结构，从spin_lock到do_raw_spin_trylock，再到arch_spin_trylock，映射着qspinlock等优化方案。

对于内核开发者来说，自旋锁的优化是一个动态发展的领域，新的解决方案可能会不断涌现。想要深入了解，不妨关注我们的专业专栏RTFSC（Linux kernel源码轻松读），这里有丰富的原创内容，助你探索更深层次的内核世界。

系统调用里为什么没法用spin

spin_lock_bh通常用在进程中，用来禁止抢断和禁止软中断。

spin_lock_bh()中首先会调用local_bh_disable()禁止当前CPU的软件中断。而函数spin_unlock_bh()则调用local_bh_enable()来势能本地CPU的软件中断。在软件中断被禁止的时候，本地CPU的所有软中断都不会被执行。

如果一个softirq与用户上下文共享数据，就有两个问题：首先，当前的用户上下文可能被softirq中断；其次，临界区可能会在别的CPU进入。这时spin_lock_bh()（include/linux/spinlock.h）就有了用武之地。它会在那个CPU上禁止softirqs，然后获

取锁。spin_unlock_bh()做相反的工作。（由于历史原因，后缀‘bh’成为对各种下半部的通称，后者是software interrupts的旧称。其实spin_lock_bh本应叫作spin_lock_softirq才贴切），注意这里你也可以用spin_lock_irq()或者spin_lock_irqsave()，这样不单会禁止softirqs，还会禁止硬件中断。

tasklets和timer其实是一种softirq，从加锁观点来看，tasklets和timers的地位是等同的。

硬中断通常与一个tasklet或softirq通信。这通常涉及到把一个任务放到某个队列中，再由softirq取出来。如果一个硬件中断服务例程与一个softirq共享数据，就有两点需要考虑。第一，softirq的执行过程可能会被硬件中断打断；第二，临界区可能会被另一个CPU上的硬件中断进入。这正是spin_lock_irq()派上用场的地方。它在那个CPU上禁止中断，然后获取锁。spin_unlock_irq()做相反的工作。

硬件中断服务例程中不需要使用spin_lock_irq()，因为当它在执行的时候softirq是不可能执行的：它可以使用spin_lock()，这个会更快一些。唯一的例外是另一个硬件中断服务例程使用了相同的锁：spin_lock_irq()会禁止那个硬件中断。

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作者：云服务器测评

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