【老师提案】RISC-V Linux Synchronization 技术调研与分析

# 实习计划与输出目标

RISC-V架构Linux内核同步

1.了解内存一致性模型并输出文章（已完成）

2.搜集更多相关资料，浏览内核代码，完善内核同步所涉及的知识，数据结构包括锁，信号量，无锁编程的技巧等等，完善list即之后需要深入研究的知识（1.1-1.20）

内核源码部分：

arch/riscv/include/asm：
atomic.h   barrier.h（信号量，fence指令，spinlock） fence.h（.aq,.rl）signal.h signal32.h   irq.h  irq_work.h   spinlock.h

arch/riscv/kernel：
irq.c(中断)  signal.c  trace_irq.c  trace_irq.h  traps_misaligned.c

官方文档：

riscv-spec-20191213：
1.6  Exceptions, Traps, and Interrupts   
2.6  Load and Store Instructions   ：   Load and store instruction
2.7  Memory Ordering Instructions   ：FENCE instruction
3     “Zifencei” Instruction-Fetch Fence  ： FENCE.I instruction that provides explicit synchronization
8     “A” Standard Extension for Atomic Instructions, Version 2.1
14   RVWMO Memory Consistency Model, Version 0.1
22   “Zam” Standard Extension for Misaligned Atomics, v0.1
23   “Ztso” Standard Extension for Total Store Ordering, v0.1
A.3  Explaining the RVWMO Rules

riscv-privileged-20211203:
3.5    Non-Maskable Interrupts
3.6.3  Atomicity PMAs
3.6.4  Memory-Ordering PMAs
3.6.5  Coherence and Cacheability PMAs

Linux  riscv 最新的patch信息：

尝试引入非原子操作的_xchg:
https://lore.kernel.org/linux-riscv/20221222114635.1251934-1-andrzej.hajda@intel.com/
异步I/O：
io_uring:
https://lore.kernel.org/io-uring/81104db1a04efbfcec90f5819081b4299542671a.1671559005.git.asml.silence@gmail.com/
https://lore.kernel.org/io-uring/20221219164521.2481728-1-ammar.faizi@intel.com/
CQ locking:
https://lore.kernel.org/io-uring/cover.1670384893.git.asml.silence@gmail.com/
线程安全的中断优化：
https://lore.kernel.org/linux-riscv/20221126234134.32660-1-samuel@sholland.org/

ticket spinlock->qspinlock:  
添加支持qspinlock：
https://lore.kernel.org/linux-riscv/20220808071318.3335746-1-guoren@kernel.org/
https://lore.kernel.org/linux-riscv/CAK8P3a2X3R40S5F2fDzUz+ZoxJLEjO8iaGGk7zBDaiRwJ_oGLg@mail.gmail.com/

ticket-lock: Remove unnecessary atomic_read：
https://lore.kernel.org/linux-riscv/218522c9-97b9-7659-ce31-2dbc4b0c6a60@redhat.com/

RSEQ：
添加支持restartable sequence：
https://lore.kernel.org/linux-riscv/mhng-feffd224-1ed1-4238-a791-a6b625d3d202@palmer-ri-x1c9/

3.在已获取知识的基础上结合内核代码与官方文档，进行总结，输出一篇完整的概括性的内核同步知识的介绍及梳理文章（1.20-2.1），基本涵盖以上知识和之后更具体的需要分开介绍的部分，这一阶段应该对内核同步机制有了更深的理解，对于riscv架构也有新的认识。

4.进一步细化Linux锁机制不同的实现方式以及原理，包括互斥锁，自旋锁，读写锁，这些经典的锁的介绍，进而引出新进的排队自旋锁Generic Ticket Spinlock和qspinlock,解释它们在Linux多核与多线程之间同步发挥的作用并输出相关文章（可能有2-3篇），(2.2-2.10)

5.继续浏览riscv最新的patch相关内容，搜集资料，整理出最近的内核同步的产出成果（如怎样实现了qspinlock这种锁的支持，实际应用会带来怎样的好处等），输出2-3篇文章，这一阶段着重关注最新动态，跟进官方的进度。（2.11-2.28）

6.根据之前的研究成果，结合官方采纳的patch，试着提出新的issue或者patch，整理出想法和大家分享，探讨可行性，尽可能地做出成果，然后提交到官方，根据反馈意见在整理后输出文章。（3.1-3.30）

泰晓科技/RISCV-Linux

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