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Big Kernel Lock（ BKL ）（大內核鎖），是linux內核中使用到的一種鎖，它跟普通的鎖原理上的一樣的：
lock_kernel();
/* 臨界區(qū) */
unlock_kernel();

但是它又有一些非常詭異的地方。從表面上看：

1、BKL是一個全局的鎖 （注意，是“一個”而不是“一種”），它保護所有使用它來同步的臨界區(qū)。一旦一個進程獲得BKL，進入被它保護的臨界區(qū)，不但該臨界區(qū)被上鎖，所有被它保護的臨界區(qū)都一起被鎖住。
這看起來非常之武斷：進程A在CPU_1上操作鏈表list_a，而進程B在CPU_2上操作全局變量var_b，這兩者本身毫無瓜葛。但如果你使用了BKL，它們就要“被同步”。

2、BKL是遞歸鎖。 同一進程中可以對BKL嵌套的上鎖和解鎖，當解鎖次數(shù)等于上鎖次數(shù)時，鎖才真正被釋放。
這一點雖然跟內核中的其他鎖不大一樣，但倒也不算神奇，用戶態(tài)的pthread_mutex也支持這樣的遞歸鎖。

3 、BKL有自動釋放的特性。 在CPU_N上，如果當前進程A持有BKL，則當CPU_N上面發(fā)生調度時，進程A持有的BKL將被自動釋放。而當進程A再次被調度執(zhí)行時，它又自動獲得BKL（如果BKL正在被其他進程持有，則進程A不會被調度執(zhí)行）。
這個特性對于普通的用戶態(tài)程序來說實在是不可思議：進程A進入了臨界區(qū)，要準備修改某全局鏈表list_a，但是由于某種原因而進入睡眠（比如系統(tǒng)內存緊缺時，等待分配內存），結果鎖就被自動釋放了。而另一個進程B就可以堂而皇之的獲得鎖而進入臨界區(qū)，并且把全局鏈表list_a給改了。等進程A從睡眠中被喚醒的時候，就發(fā)現(xiàn)這個世界全變了……而鎖呢？竟然完全不起作用。

BKL的前兩個特性還好理解，第三個特性實在是匪夷所思。這么詭異的鎖是怎么來的呢？
百度一下“大內核鎖”可以了解到：據(jù)說在linux 2.0時代，內核是不支持SMP（對稱多處理器）的。在邁入linux 2.2時代的時候，SMP逐漸流行起來，內核需要對其進行支持了。但是發(fā)現(xiàn)，內核中的很多代碼在多個CPU上同時運行的時候會存在問題。怎么辦呢？最完美的解決辦法當然是把所有存在問題的地方都找出來，然后給它們分別安排一個鎖。但是這樣做的話工作量會很大，為了快速支持SMP，linux內核出了狠招，這就是BKL：CPU進入內核態(tài)時就上BKL、退出內核態(tài)時釋放。于是，系統(tǒng)中同一時刻就只有一個CPU會處于內核態(tài)，內核代碼就沒有了“在多個CPU上同時運行”的問題。
這一招很有效，但是顯然很拙劣，內核代碼不能在多個CPU上同時運行，SMP的優(yōu)勢大打折扣。于是后來的內核版本又逐步逐步的在削減被BKL所保護的臨界區(qū)，以期把它們都消滅干凈。

類似上面的描述在網(wǎng)絡上比比皆是，但是似乎網(wǎng)絡上對于BKL的描述也僅限于此。看完這些，你對BKL是否感覺云里霧里的呢？反正我之前看到BKL的時候實在是想不通，感覺這些描述沒講到點子上。還有人說，BKL保護的是代碼，而不是數(shù)據(jù)（資源）。這個說法實在太抽象，抽象到說了等于沒說。（有什么代碼是需要保護的？如果不是因為代碼跟資源打交道，它還有被保護的必要？）

為什么要設計這樣一種鎖呢？對于一種特殊的、非傳統(tǒng)的機制，要理解為什么，要找到它存在的意義，最好的辦法莫過于：找出一個場景，在這個場景下使用這種特殊的機制比使用其他傳統(tǒng)的機制更有優(yōu)勢。比如，為什么要設計讀寫鎖？因為在讀寫分明的場景下，使用讀寫鎖可以避免讀讀沖突，減少程序的阻塞。再比如，為什么要設計seqlock（見《linux seqlock & rcu 淺析》）？因為在讀寫分明、且讀多寫少寫優(yōu)先的場景下，使用seqlock可以避免寫操作被阻塞。
那么BKL呢？它在什么場景下能帶來什么樣的優(yōu)勢呢？網(wǎng)絡上找不到這樣的描述。我試圖在內核代碼中尋找這樣的場景，但是完全找不到。似乎BKL的存在毫無道理，怎么看，把現(xiàn)有的BKL換成spinlock或者信號量，都是更好的選擇（這些鎖至少不是全局的）。

要想解釋BKL為什么會設計成這樣子，或許只能從它的誕生時需要解決的問題入手……
想一想，一個進程上了一個鎖，保護了一個臨界區(qū)。那么在鎖被釋放之前，其他進程都應該遵守規(guī)則，而不進入這個臨界區(qū)。這里的“其他進程”有兩層含義：
1、由于調度， 在同一CPU上交錯運行的其他進程 ；
2、由于SMP， 在不同CPU上同時運行的其他進程 ；
把“其他進程”劃分成這兩類，似乎有點畸形，但這也正是BKL畸形之所在。因為我們一般所說的同步、所用到的鎖都是針對所有“其他進程”的，不管是“在同一CPU上交錯運行的其他進程”，還是“在不同CPU上同時運行的其他進程”，都應該在被同步的范圍之內。

在SMP和BKL被引入內核之前，內核代碼是能夠正常運行的，這時候系統(tǒng)中只有一個CPU。內核中也有一些同步措施，它們的作用是同步“在同一CPU上交叉運行的其他進程”。
隨著SMP的引入，“在不同CPU上同時運行的其他進程”出現(xiàn)了，而BKL的作用就是（且僅僅是）解決它們的同步問題。于是，當發(fā)生進程調度的時候，內核自動把上一個進程持有的BKL釋放。因為BKL不關心“在同一CPU上交叉運行的其他進程”的同步問題，這些問題是由原有的那些機制去保證的。
前面說過，我們一般看到的鎖都是同時支持上面兩類“其他進程”的。而BKL只支持其中之一，這就是它不健全的地方。正是因為這種不健全，所以很難想象有什么應用場景是我們應該去使用BKL的。它并不是一個可以獨立使用的東西，它只是一個補丁，在它的背后必須有另一種同步機制的支持，這種機制必須足以應付“在同一CPU上交叉運行的其他進程”帶來的同步問題。

那么BKL為什么不能設計成跟普通的鎖一樣健全呢？因為，正是由于BKL的不健全，一個持有BKL的進程在進入睡眠之后，其它進程還可以持有BKL，還可以進入臨界區(qū)。如果它健全的話，其他進程都只有傻傻等待的份，SMP的優(yōu)勢將再打折扣。

再具體一點看看，當SMP引入內核之后，產(chǎn)生了兩個問題：

1、原先那些針對“在同一CPU上交叉運行的其他進程”的鎖需要升級，要支持“在不同CPU上同時運行的其他進程”。
這一點是顯而易見的，上面已經(jīng)討論過了，不能同時支持兩類“其他進程”的鎖是不健全的鎖。并且這個問題也很好解決，把鎖的實現(xiàn)改一改就好了，CPU必定會提供SMP環(huán)境下的相應的指令支持。

2、解決了第一個問題還不夠。有這樣一些地方，原先并不存在“在同一CPU上交叉運行的其他進程”的可能性，因此被認為不需要同步，或者說已經(jīng)隱含了這樣的同步關系。
在內核中，沒有內核搶占（暫時禁用或不支持）且與中斷處理程序沒有關系的代碼，在單CPU情況下，如果它不主動讓出CPU，那么就可以認為不會有其他進程與它交叉運行。
有了這樣的隱含的同步關系，也就不需要進行顯式的同步。但是SMP的出現(xiàn)打破了這一論斷，因為出現(xiàn)了“在不同CPU上同時運行的其他進程”，原本隱含的同步關系已經(jīng)不能代表同步關系的全部，所以，其中的一些地方可能還是需要顯式的進行同步。BKL就是針對這些地方而產(chǎn)生的。

總的說來，BKL就是為了在那些原本已經(jīng)隱含了單CPU下的同步關系的地方打一個補丁，以確保這些地方在SMP環(huán)境下也不會出現(xiàn)問題。反過來，不健全的BKL之所以能夠工作，是因為背后隱含了單CPU下的同步關系。

然而正如文章開頭說到的，這個問題是有完美解決方案的，把這些因為SMP而需要同步的地方都找出來，然后一一安排合適的同步機制（這些同步機制能同時解決單CPU和SMP下的同步問題）。BKL只不過是一種臨時方案。
由于BKL的不健全，邏輯上有很詭異的地方，內核代碼越來越復雜，牽涉到BKL的地方更是越來越難以維護。再加上BKL對SMP的限制較大。所以一直以來內核開發(fā)者們對BKL深惡痛絕，并且一再努力削減。（當然，請神容易送神難。大內核鎖的全局性和遞歸性使得調用它的代碼很難被理清。）
終于，BKL據(jù)說要在2.6.37版本的內核代碼中被完全消滅了。

神奇的大內核鎖