Robert Love--KernelTrap访谈 之一

JA: 请谈谈您的个人情况...

RL: 我现在是Gainesville佛罗里达大学计算机与数学专业的学生，家乡

在Ft. Lauderdale, FL(note: FL for Florida)。我还没结婚，但

有一个很不错的女朋友。我编程的兴趣在于操作系统和数学/科学计算。

JA: 何时毕业，毕业后有什么计划?

RL: 2004年。但我还是想留在学校里继续读书以获得更高的学位，特别是

经济仍停滞在当前的状况(remains as-is)。

JA: 来自 Ft. Lauderdale, FL.的什么地方?我住在那里的Lauderhill。

RL: 我出生于Pembroke Pines，在那里长大。

JA: 您什么时候开始接触Linux?

RL:

第一次在我的PC上运行Linux是在1994年年末，当时用的是1.0版的内核；

这也是我第一次真实的Unix体验。我的那台PC是386SX（感谢妈妈），在

转而运行Linux之前，它之上运行的操作系统是Windows 95 beta。我在

使用2.0版时进步更大，从2.2版开始则完全转向了Linux，此后一直只使

用Linux。

我转向Linux有一个显而易见的原因: 我相信Linux是一个强大健全有着优

秀应用软件的系统。然而更重要的原因是它使我能对系统以及围绕它的社区

的有充分的接触。

JA: 你可不可以描述一下1.0版内核相比现在的2.4版的几个关键区别?

RL: 如果1.0和2.4有几页代码是相同的，我将会非常惊讶。两者没有任何

相同的地方。

JA: 安装和使用1.0版的内核是什么样的情形，有哪些软件可以使用?

RL: 幸运的是，1994/1995年，Linux发展良好。那时SLS和Slackware

都提供了全功能的发行版。我最初使用Slackware2.0。那时你必须以磁盘

集(disk sets)的形式将Linux安装文件下载到磁盘上，可能你现在仍这么

做。我记得磁盘集A是核心，磁盘集N提供网络支持，等等。那时Linux已经

支持网络了，X也可以使用(XFree86 2.0)，也支持很多硬件。

和今天相比，最大的问题是缺少文档，安装又非常复杂。我记得起初我曾因

为没办法让PPP用Linux；如果那时我可以使用PPP的话，我可能早就转向

Linux了。

JA: 您为内核做出的贡献有哪些?

RL: 目前我主要的时间是花在可抢占内核补丁的维护上。这个补丁可以使低

优先级的进程被剥夺，即使它当前处于核心态，结果是改善了系统的响应时间。

这个补丁最初是MontaVista-一个伟大的公司-的杰作，所以我和他们以及这

个社区(Linux社区)的其他成员密切合作。这是一个很有趣的项目。我们正把

目标是将它加入到2.5版的内核中。

我的工作是非常随机的。修正bugs，优化，作一些旨在使系统简洁的清理。我

也写过i815和AMD761 AGP GART的代码，也维护着其他一些的零碎的补丁。

JA: 为了使得内核可抢占，您的补丁对内核作了哪些必要的修改?

RL: 我们的模型是当内核不被锁定时，任何时刻都可被抢占。根据这个设计，

当一个事件激活更高优先级的进程时，系统将会剥夺当前正在运行的进程，转

而运行这个更高优先级的进程。

我们必须修改entry.S中的中断代码来避免某些情况并能在中断处理过程返回

时发生抢占。但是我们不能在临界区内抢占，这和在SMP环境下的临界区中不允

许并发的道理相同，所以我们防止了持有自旋锁(spinlock)时被抢占的情况。

bottom half handler和scheduler同样需要修改，以保证在它们运行时不

发生抢占。

JA: 时至今日，您认为您的补丁的稳定性如何?我的所有工作都在一台独立的

Linux服务器上完成，我不断为它升级内核和软件。改善系统的响应固然有吸引

力，但您有没有考虑过对一台不间断运行的服务器来说，补丁是否足够稳定呢?

RL: 补丁非常稳定。我可以非常有信心地鼓励任何人来使用它。我们有很多用户，

收到了很多反馈。我想我们已去除了明显的漏洞（bugs）。我在自己的主系统中

使用这个补丁。

最重要的是我们知道它的设计和实现是正确的。使用了我们最新的补丁之后，我

感觉我们已解决了所有的问题。

JA: 在您看来，系统响应时间上的改进有多明显呢?

RL: 非常明显。

我们曾经记录过200%的系统延迟方面的提高。安装了可抢占内核补丁后，系统的

平均延迟大约为1ms，不会超过10ms。仍有些长时间的锁占用会影响响应，导致

有些延迟达到100ms甚至更长。幸运的是这些情况只在特定情况下出现，就像切

换虚拟控制台(switching VCs)。

JA: 现在还有另外一个最终目标相同的补丁(由Andrew Morton维护)，跟您的

有何不同?

RL: 这两个补丁所针对的问题都是内核是非抢占的。也就是说，处于内核态的任

务会一直运行，直到其运行结束或主动交还控制权。如果用户态事件在内核操作

的时段发生，用户程序必须等待内核完成本次运行。这个等待就导致了系统延迟，

而它(系统延迟)正是我们要去改进的。

Andrew的低延迟补丁在内核的各策略点(note: Andrew认为可能引发长时间延

迟的点)加入了条件调度调用(conditional scheduling calls)，这些调度

非常有效地使长时间的内核操作作出让步:"我很乐意让别人先运行。有没有想运

行的任务啊?如果有的话，就先运行吧!"这样拆分了长时间的操作，降低了相应

内核运行点的系统延迟。

抢占式补丁工作机理则很不一样。它修改内核本身以允许核心代码被抢占，所以

上述问题甚至根本不会存在。如果有任务需要运行，它就会运行，系统响应从中

受益(note: 减少了响应时间，改善了系统响应)。

JA: 在最新的lkml 中，您提到有可能将两个补丁组合起来。这是您现在的工作

方向吗?

RL: 这当然是需要考虑的。由于我们不能在系统被锁定时抢占(note: 即使内核

打了可抢占补丁)，长时间的锁对系统延迟来说是一个很大的威胁。锁的延时很可

能就成了那段时间系统的延迟。

一种解决方法是像Andrew的补丁所做的那样拆分这些锁。这将成为合并部分他的

补丁到抢占式补丁的目的，或者更现实一些，做一个他的低延迟补丁的抢占式版本。

他的patch中的在内核被锁定时的任何条件调度都可能是有用的(note: 对于改进

我们的patch)。

这个方向(note: 拆分长时间的占用锁)的第一步是标识出长时间被占用的锁，这

正是抢占统计(preempt-stats)补丁所做的。这种方法衡量禁止抢占的时间并报