percpu内存分配器
percpu变量指的是为每个CPU都创建一个同样的变量，也就是为每个CPU分配一份单独的内存空间，用来保存各自私有的数据。在SMP「Symmetry Multi-Processor」系统中，为了确保多个CPU能够正确地访问同一个资源，同步机制是必不可少的，比如缓存一致性「cache coherence」和自旋锁「spinlock」。但是通过使用percpu变量，内核能够使每个CPU只访问自己私有的内存空间，因此可以避免使用同步机制「free-lock」。本文将逐步揭开percpu内存管理机制的面纱。
- Target Platform: Rock960c
- ARCH: arm64
- Linux Kernel: linux-4.19.27
概述
percpu是一种内存管理机制，它不仅能为每个CPU私有的变量分配内存空间，并且对percpu变量所用的内存空间进行集中统一管理。通过使用每个CPU自己的单独内存空间，内核既能够避免多CPU并发访问需要的锁机制不仅能够提高系统的性能，还能够改善处理器（CPU）的缓存命中率「cache hit rate」。
percpu机制主要特点
percpu内存管理机制是在内核2.6版本引入的。在SMP系统中，如果只访问CPU私有的数据，那么将极大减少对同步机制的依赖。为此，内核可以借助percpu机制在其管理的区域「percpu chunk」内为每个CPU分配一段内存空间，用于保存各自私有的数据，也就是每个CPU都有一份自己的数据副本。当你想在不使用锁机制的情况实现大量的写操作时，percpu机制在设计阶段就应该首先考虑进去。不过，percpu机制不是无条件的，在使用时还是需要考虑中断和内核抢占时的保护任务。不管怎样，percpu机制在内核被广泛使用，比如网络报文统计、磁盘IO统计和内核对象计数等。由于不需要使用锁机制，所以在需要完成每秒上千次的数据更新时percpu机制的性能还是有大幅提升和改进的。
