[리눅스커널] 동기화 - 커널 프로세스 레이스 컨디션

이번에 커널 공간에서만 실행하는 커널 쓰레드에서 발생하는 Race를 확인합니다. 커널 쓰레드 중 많이 알려진 워커 쓰레드를 예를 듭시다.

이를 위해 다음 패치 코드를 적용할 필요가 있습니다.

1 diff --git a/kernel/workqueue.c b/kernel/workqueue.c

2 --- a/kernel/workqueue.c

3 +++ b/kernel/workqueue.c

4 @@ -2187,6 +2187,12 @@ static void process_scheduled_works(struct worker *worker)

5  *

6  * Return: 0

7  */

8  +

9  +static unsigned int global_func_exe_times = 0;

10 +

11 +extern void trace_function_dummy_call(void);

12 +

13 static int worker_thread(void *__worker)

14 {

15  struct worker *worker = __worker;

16 @@ -2195,6 +2201,15 @@ static int worker_thread(void *__worker)

17  /* tell the scheduler that this is a workqueue worker */

18  worker->task->flags |= PF_WQ_WORKER;

19 woke_up:

20 + trace_printk("[+] comm: %s, pid: %d, global_w_func_exe_times: %d from(%pS) \n", 

21 + current->comm, current->pid, global_func_exe_times, (void *)__builtin_return_address(0));

22 +

23 + global_func_exe_times++;

24 +

25 + trace_function_dummy_call();

26 +

27  spin_lock_irq(&pool->lock);

28 

29  /* am I supposed to die? */

30 @@ -2255,6 +2270,11 @@ static int worker_thread(void *__worker)

31  } while (keep_working(pool));

32 

33  worker_set_flags(worker, WORKER_PREP);

34 +

35 + trace_printk("[-] comm: %s, pid: %d, global_w_func_exe_times: %d from(%pS) \n", 

36 + current->comm, current->pid, global_func_exe_times, (void *)__builtin_return_address(0));

37 +

38 sleep:

39  /*

40   * pool->lock is held and there's no work to process and no need to

...

 

* 유튜브 강의 동영상도 있으니 같이 들으면 좋습니다.

"혹시 궁금한 점이 있으면 댓글로 질문 남겨주세요. 아는 한 성실히 답변 올려드리겠습니다!" 

Thanks,

Austin Kim([e-mail])

#Reference(커널 동기화)

커널 동기화 기본 개념 소개

   임계영역(Critical Section)과 레이스 컨디션이란    

   레이스 컨디션은 왜 발생할까?     

   레이스 컨디션 커널 패치    

레이스 발생 동작 확인

   유저 프로세스 시스템 콜 호출 시 레이스 컨디션    

   커널 프로세스 레이스 컨디션    

   인터럽트 발생으로 레이스 컨디션 발생    

커널 동기화 기법 소개

   스핀락과 뮤텍스 기법 소개     

   스핀락과 뮤텍스 기법 차이점 알아보기   

스핀락

   스핀락의 특징은 무엇인가    

   스핀락 자료구조 알아보기    

   스핀락을 쓰는 예제 코드 살펴보기   

   스핀락 처리 흐름도 알아보기    

   spin_lock() 함수 인라인 어셈블리 코드 분석   

   spin_lock() 함수 어셈블리 코드 분석    

   spin_unlock() 함수 분석    

   스핀락 플러그인 함수: spin_lock_irq()/spin_unlock_irq()  

   스핀락 플러그인 함수: spin_lock_irqsave()/spin_unlock_irqrestore

뮤텍스란

   뮤텍스의 기본 개념 소개하기   

   뮤텍스 fastpath 동작    

   뮤텍스 slowpath: mutex_lock() 함수 분석  

   뮤텍스 slowpath: mutex_unlock() 함수 분석   

커널 동기화 디버깅

   스핀락 디버깅    

   뮤텍스 디버깅   

# Reference: For more information on 'Linux Kernel';

디버깅을 통해 배우는 리눅스 커널의 구조와 원리. 1

http://www.yes24.com/Product/Goods/90085976

https://wikibook.co.kr/linux-kernel-1/

디버깅을 통해 배우는 리눅스 커널의 구조와 원리. 2

http://www.yes24.com/Product/Goods/90087307

https://wikibook.co.kr/linux-kernel-2/

Thanks,

Austin Kim

repository:

http://rousalome.egloos.com/10025739

덧글

[최재국]

뭔가 이해가 잘안되는것 같아서 질문드립니다.

1 static int worker_thread(void *__worker)
2 {
3struct worker *worker = __worker;
4struct worker_pool *pool = worker->pool;
5
6worker->task->flags |= PF_WQ_WORKER;
7 woke_up:
8spin_lock_irq(&pool->lock);
9
10/* am I supposed to die? */
11if (unlikely(worker->flags & WORKER_DIE)) {
12spin_unlock_irq(&pool->lock);
13WARN_ON_ONCE(!list_empty(&worker->entry));
14worker->task->flags &= ~PF_WQ_WORKER;
15
16set_task_comm(worker->task, "kworker/dying");
17ida_simple_remove(&pool->worker_ida, worker->id);
18worker_detach_from_pool(worker, pool);
19kfree(worker);
20return 0;
21}
22
23worker_leave_idle(worker);

A스레드가 먼저 위 코드를 실행하여 3번 라인을 실행하고 4번 라인이 실행되기전에 스케줄링되어 B 스레드가 3번라인을 실행하면

woker 포인터 변수는 덮어 씌어지잖아요?? 그럼 결국 두 스레드가 실행될 함수는 같아지는데

그걸 방지하기 위해서 11~23줄에서 woker포인터 변수로 워커 스레드를 종료한다는 말인가요??

[AustinKim]

A스레드가 먼저 위 코드를 실행하여 3번 라인을 실행하고 4번 라인이 실행되기전에 스케줄링이 된다는 것은 선점이 된다는 이야기인데요.

3번 라인을 수행하면,

3 struct worker *worker = __worker;

__worker 포인터를 *worker 변수가 레지스터나 혹은 스택 공간에 저장을 할 것입니다.
만약 3번 라인을 수행하고 4번 라인을 수행하기 직전에 선점이 되면 *worker 변수에 대응하는 레지스터 정보는 해당 프로세스의 thread_info에 저장되거나, 프로세스의 스택 공간에 푸시된 데이터는 그대로 유지되므로 데이터를 덮어 쓰는 일은 발생하지 않습니다.