07 · per-CPU 数据：preempt_disable → local_lock + migrate_disable

结论：非 RT 保护 per-CPU 数据的方式是关抢占（或关中断），几乎零成本但制造不可抢占区。RT 把 local_lock_t 定义成 per-CPU 的 spinlock_t（rt_mutex），加锁 = migrate_disable() + spin_lock(this_cpu_ptr(lock))：任务被钉在当前 CPU 但仍可被抢占，同 CPU 想进同一临界区的任务睡眠并享受 PI。代价是每次加解锁贵一个量级，且「被钉住但可被抢占」的任务给负载均衡制造了一类新麻烦——调度器只能把别的任务推走，不能搬它。内核维护者自己说这是「临时的权宜之计，终极目标是消灭 migrate_disable()」。

第一层

先看结论：RT 用「per-CPU 睡眠锁 + 禁止迁移」替代「关抢占」来保护 per-CPU 数据：临界区可抢占了，但被钉住的任务会干扰负载均衡。

同一场景 · 换成 PREEMPT_RT 内核

RT：local_lock = per-CPU 睡眠锁 + migrate_disable

第二层

先看结论：migrate_disable 只加计数，亲和性在被调度出去时才懒惰收缩；CFS 靠 cpus_ptr 排除钉住的任务，RT 类改推当前任务，DL 类直接放弃。

同一场景 · 换成 PREEMPT_RT 内核

local_lock 两种实现

include/linux/local_lock_internal.h：

API	非 RT（`:9-119`）	RT（`:121-170`）
`local_lock_t`	无 lockdep 时是空结构体（`:11-16`）	`typedef spinlock_t local_lock_t;`（`:127`）
`local_lock()`	`preempt_disable()`（`:76-80`）	`migrate_disable(); spin_lock(this_cpu_ptr(lock))`（`:136-140`）
`local_lock_irq()`	`local_irq_disable()`（`:82-86`）	同 `local_lock()`，不关中断（`:142`）
`local_lock_irqsave()`	`local_irq_save()`（`:88-92`）	`flags = 0; local_lock()`（`:144-149`）
`local_lock_nested_bh()`	只做 lockdep 断言（`:112-116`）	真 `spin_lock()`，不再 `migrate_disable`（外层 bh 已钉住）（`:161-165`）

文档 Documentation/locking/locktypes.rst:158-206, 324-393 列出了 RT 上会「碎」的写法：local_lock_irq() 后再 raw_spin_lock() 不行（前者不关中断也不关抢占）；get_cpu_ptr() + spin_lock() 要改成 migrate_disable(); this_cpu_ptr(); spin_lock()（:420-441）；单靠 migrate_disable() 不防重入，必须用 local_lock（:443-467）。

6.12.107 里 local_lock_t 共 26 处实例，关键的：mm/slub.c:396（cpu_slab）、mm/swap.c:55,64、mm/memcontrol.c:1701、mm/mlock.c:32、mm/zsmalloc.c:262、kernel/softirq.c:121（RT 的 bh 锁本身）、net/core/skbuff.c:284（napi_alloc_cache）、include/linux/netdevice.h:3250（backlog process_queue）、net/core/filter.c:1679、net/ipv4/tcp_sigpool.c:14、include/net/sock.h:557、include/linux/radix-tree.h:29、drivers/char/random.c:215,500、drivers/md/raid5.h:567、drivers/block/zram/zcomp.h:34 等。

migrate_disable 内部

kernel/sched/core.c：

migrate_disable()（:2323-2342）：嵌套只加计数；首次进入 this_rq()->nr_pinned++; p->migration_disabled = 1;。
亲和性收缩是懒惰的：任务被调度出去时 __schedule() → migrate_disable_switch()（:2304-2321，调用点 :6724）才把 p->cpus_ptr 指向 cpumask_of(rq->cpu)。注释自嘲「违反了锁规则」（:2317-2320, 2672-2691）。
migrate_enable()（:2344-2382）：cpus_ptr != &cpus_mask 时 __set_cpus_allowed_ptr() 还原（可能触发 stopper 迁移），然后 migration_disabled = 0; nr_pinned--。
affine_move_task() 的长注释（:2807-2874）：「Migrate-Disable 踩坏了我们精心的沙堡」——set_cpus_allowed_ptr() 必须等目标任务最外层 migrate_enable()。
设计说明 include/linux/preempt.h:373-426：migrate_disable 只是把干扰项从「高优先级等低优先级」换成「低优先级被钉住、高优先级需要把它推走」，干扰仍在系统里；「the end goal must be to get rid of migrate_disable()」。

对调度器的影响

调度类	行为	位置
CFS 负载均衡	`can_migrate_task()` 没有显式检查，靠 `cpus_ptr` 已收缩到单 CPU 使 `cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, p->cpus_ptr)` 失败 → `LBF_SOME_PINNED`	`kernel/sched/fair.c:9467-9525`
RT push	要推的任务被钉住 → 改推当前正在运行的任务：`find_lowest_rq(rq->curr)` + `stop_one_cpu_nowait(push_cpu_stop)`	`kernel/sched/rt.c:2006-2045`
RT pull	源任务被钉住 → `get_push_task(src_rq)`	`kernel/sched/rt.c:2364-2371`
DL push	被钉住 → 直接放弃	`kernel/sched/deadline.c:2947-2948`
唤醒选核	`is_migration_disabled(p)` 时跳过	`kernel/sched/core.c:3540`
CPU 热插拔	`rq_has_pinned_tasks()` 非零时 CPU 不能下线	`kernel/sched/core.c:7939-7952, 8328`
`set_task_cpu()`	`WARN_ON_ONCE(is_migration_disabled(p))`	`kernel/sched/core.c:3291`
`__cant_migrate()`	`might_sleep()` 的迁移版断言	`kernel/sched/core.c:8728-8757`

get_push_task()（kernel/sched/sched.h:2631-2648）对 migration_disabled 任务返回 NULL；6.12.107 没有 task_is_pushable() 这个后来的助手。

`preempt_disable_nested()`

include/linux/preempt.h:438-478：在非 RT 上只是 lockdep 断言（因为持 spinlock/在 softirq 里本来就关了抢占），在 RT 上是真正的 preempt_disable()——用于 seqcount 写侧、vmstat 这类需要 CPU 本地原子性的 RMW。用户：mm/vmstat.c、mm/memcontrol.c、include/linux/u64_stats_sync.h:156,163、net/core/gen_estimator.c:93,98、net/ipv4/inet_connection_sock.c:1202,1212、fs/dcache.c:2440,2453。

ARM64 注

this_cpu_* 在 arm64 上用 TPIDR_EL1 保存 per-CPU 偏移（arch/arm64/include/asm/percpu.h:50-52 __my_cpu_offset），读偏移是一条 mrs；migrate_disable() 保证的正是这个偏移在临界区内不变。
local_lock 的 RT 实现与架构无关；差异只在底层 spin_lock(rt_mutex) 的 cmpxchg 是否有 LSE（第 02 章）。
big.LITTLE 平台上被 migrate_disable 钉住的任务若在小核，push_rt_task() 只能把别的任务推走，不能把它挪到大核——RT 线程一开始就该绑在大核（第 12 章）。

性能影响

净影响：每次 local_lock 从约 1 ns 变成几十 ns；被钉住的任务让均衡短期失真；内核维护者视之为待消灭的权宜之计。

指标	非 RT	RT	说明
单次 lock+unlock	~1 ns（计数）	函数调用 + rq 计数 + cmpxchg ×2：数十 ns；争用时 µs 级	网络/内存热路径累积
临界区期间本 CPU	独占，不可抢占	可抢占	延迟收益
同 CPU 争用	不存在（不可抢占）	睡眠 + PI	新增的一类等待
负载均衡	不受影响	被钉住的任务不能搬，短期不均；RT push 退化为推走当前任务（stopper 开销）
CPU 下线	正常	需等所有钉住任务离开

源码定位

主题	位置
local_lock 公共 API	`include/linux/local_lock.h:10-73`
非 RT / RT 实现	`include/linux/local_lock_internal.h:9-119 / 121-170`
文档	`Documentation/locking/locktypes.rst:158-206, 324-470, 525-533`
`migrate_disable/enable`	`kernel/sched/core.c:2304-2401`
设计说明	`include/linux/preempt.h:371-436`
task/rq 字段	`include/linux/sched.h:888-891`；`kernel/sched/sched.h:1306-1308, 1365-1374, 2594-2648`
负载均衡 / push-pull	`kernel/sched/fair.c:9328-9525, 11835-12049`；`kernel/sched/rt.c:1946-1957, 2006-2045, 2364-2371`；`kernel/sched/deadline.c:2887-2896, 2947-2948, 3069-3076`
`preempt_disable_nested`	`include/linux/preempt.h:438-478`

调优要点

RT 系统尽量避免热插拔 CPU；需要的话先把负载迁走。
内核代码审查关键词：get_cpu()/put_cpu()、this_cpu_ptr() 后接 spin_lock、local_irq_save 保护的 per-CPU 数据——在 RT 上都要换成 local_lock 系列。
在非 RT 内核上开 CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC，local_lock 会带 lockdep map（LD_LOCK_PERCPU）提前抓重入。

小结

typedef spinlock_t local_lock_t 一行定义了 RT 的 per-CPU 保护模型。
26 处 local_lock_t 实例覆盖 slab、LRU、memcg、softirq、网络缓存、随机数、RAID5、zram。
调度器为 migrate-disabled 任务加了一整套特判：push/pull、热插拔、__cant_migrate()。
承上启下：per-CPU 数据的另一大用户是 RCU 的回调链表——下一章看 RCU 在 RT 上的整体改造。

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