【eBPF 内核实现深度拆解】Map 内核实现(上):hash / array / per-CPU 的数据结构与并发模型
从 bpf_map_ops 虚函数表出发,逐层拆解 BPF_MAP_TYPE_HASH、BPF_MAP_TYPE_ARRAY、per-CPU 变体的内核实现——htab 的 bucket 链表与 prealloc、bpf_array 的零拷贝共享、per-CPU 分配器的无锁语义。
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从 bpf_map_ops 虚函数表出发,逐层拆解 BPF_MAP_TYPE_HASH、BPF_MAP_TYPE_ARRAY、per-CPU 变体的内核实现——htab 的 bucket 链表与 prealloc、bpf_array 的零拷贝共享、per-CPU 分配器的无锁语义。
BPF 程序在内核上下文中并发执行——同一程序可能在多个 CPU 同时运行。本文讲清 BPF 环境下的内存模型(BPF_ATOMIC 指令的语义)、bpf_spin_lock 的实现限制、RCU 保护的 map 读取、per-CPU map 的免锁读写,以及中断上下文与进程上下文的执行语义差异。
RCU 是 Linux 内核使用最广泛的同步机制——读侧零开销。本文讲经典 RCU、Tree RCU、Tasks RCU、SRCU、grace period、rcu_dereference、call_rcu、lazy RCU、nocb CPU。
Linux 内核如何在并发数据结构中实现读侧零开销?RCU 用一种违反直觉的方式回答了这个问题:让读者永远不等待,让写者承担一切代价。