07 · E2 所有权模型（6.7）：给每个控制台一个状态字

结论：6.7 合入的 8 个 nbcon 提交（7 个署名 Thomas Gleixner、与 John Ogness 共同开发，1 个出自 John Ogness）只做了一件事：定义控制台所有权的语义。每个 struct console 增加一个 32 位原子字 nbcon_state，记录当前所有者的优先级、所在 CPU、是否处于不可打断区、有无等待交接者。在此之上定义三级优先级和 direct / handover / hostile 三种获取方式，加上供驱动标记 unsafe 区的 API 和 write_atomic() 回调。6.7 里 nbcon_emit_next_record() 没有任何调用者，也没有任何驱动置 CON_NBCON。它是纯粹的骨架，但这套语义此后再也没改过，后续版本只是在上面接线程、接 emergency、接驱动。

要解决的问题

#	问题	出处（提交说明原文）
P1	console_lock 无状态，不知道谁在打印、打到哪里、能否接管	`6b93bb41f6ea`："The current console/printk subsystem is protected by a Big Kernel Lock, (aka console_lock) which has ill defined semantics and is more or less stateless."
P2	panic / 紧急输出只能硬闯	同上："makes forced takeover and output in emergency and panic situations a fragile endeavour that is based on try and pray."
P3	全局锁让一个慢控制台拖累所有控制台	同上，目标第一条："Per console locking instead of global locking"
P4	驱动没法表达「这几行寄存器操作不能被打断」	`9757acd0a700`："the console driver may have unsafe regions that need to be appropriately marked"

6.6 时，panic 与正在打印的 CPU 抢同一个 pl011 的真实代码（v6.6 amba-pl011.c:2326-2345）：

    local_irq_save(flags);
    if (uap->port.sysrq)
        locked = 0;
    else if (oops_in_progress)
        locked = spin_trylock(&uap->port.lock);   /* 拿不到也照写 */
    else
        spin_lock(&uap->port.lock);
    ...
    uart_console_write(&uap->port, s, count, pl011_console_putchar);

方案与提交（全部在 6.7）

提交	标题	引入的东西
`6b93bb41f6ea`	printk: Add non-BKL (nbcon) console basic infrastructure	`CON_NBCON`、`nbcon_state` 位域、注册 / 注销接线。"It was decided to use a bitfield because using a plain u32 with mask/shift operations resulted in uncomprehensible code."
`3a5bb25162b8`	printk: nbcon: Add acquire/release logic	direct / handover / hostile 三种获取，`req_prio` 握手，`unsafe_takeover`
`5634c90fd855`	Add buffer management	每控制台 `pbufs`，panic CPU 用独立缓冲
`d818b56f7752`	Make static printk buffers available to nbcon	boot console 共享全局缓冲
`4b08d9e24f50`	Add ownership state functions	`nbcon_can_proceed()` 等
`ad56ebd1d79b`	Add sequence handling	每控制台 `nbcon_seq`，cmpxchg 推进
`06653d57ff28`	Add emit function and callback function for atomic printing	`nbcon_emit_next_record()`、`write_atomic()`、`nbcon_write_context`
`9757acd0a700`	Allow drivers to mark unsafe regions and check state	`nbcon_enter_unsafe()` / `nbcon_exit_unsafe()`

架构图：之前 / 之后

调用栈

之前 · 6.6 panic 与打印者冲突（行号为 v6.6）：

── CPU1：正在打印 ─────────────────────────────────────────────
console_unlock()                                                printk.c:3012
  console_flush_all()                                           :2945
    console_emit_next_record()                                  :2864
      con->write() = pl011_console_write()                      :2910 → amba-pl011.c:2326
        spin_lock(&uap->port.lock)                              :2341
        uart_console_write() 逐字符 …… ← 被 panic 的停核 IPI 打断

── CPU0：panic ───────────────────────────────────────────────
panic() → smp_send_stop()
console_flush_on_panic()                                        6.6 起不拿 console_lock（eacb04ff3c5b）
  console_flush_all() → pl011_console_write()
    oops_in_progress → spin_trylock(&port->lock) 失败 → locked = 0，照写

之后 · 6.7 定义好但无人调用的 nbcon 路径（行号为 v6.7 nbcon.c）：

（6.7 中没有调用者——以下是函数间的调用关系）
nbcon_context_try_acquire(ctxt)                                 :575
  nbcon_context_try_acquire_direct()                            :259
  nbcon_context_try_acquire_handover()                          :422
    nbcon_context_try_acquire_requested()                       :339
  nbcon_context_try_acquire_hostile()                           :528
nbcon_emit_next_record(wctxt)                                   :877
  nbcon_context_enter_unsafe() → printk_get_next_message()
  console_prepend_dropped() → nbcon_context_exit_unsafe()
  done = con->write_atomic(con, wctxt)                          6.7 返回 bool；6.12 改为 void（b7049d88c176）
  nbcon_context_enter_unsafe() → nbcon_seq_try_update() → exit_unsafe
nbcon_context_release(ctxt)                                     :637

register_console()                                              v6.7 printk.c
  if (newcon->flags & CON_NBCON) nbcon_alloc(newcon)            :3450-3455
  …… nbcon_init(newcon)                                          :3506-3507

驱动侧 API（6.7 定稿）：

bool nbcon_can_proceed(wctxt)                                   v6.7 nbcon.c:758
bool nbcon_enter_unsafe(wctxt)                                  :832
bool nbcon_exit_unsafe(wctxt)                                   :852
    false = 所有权已丢失：立即退出，缓冲不再可信

设计要点：为什么是这三种获取方式

direct 覆盖绝大多数情况：控制台空闲，或者对方优先级低且正好在安全点。成本是一次 cmpxchg。
handover 处理「对方在 unsafe 区」的情况：不能硬抢（寄存器可能写了一半），也不能无限等（自己是紧急路径）。于是写 req_prio 告诉对方「出 unsafe 区就让给我」，然后自旋等待，有超时。nbcon_waiter_matches() 的长注释（v7.3 nbcon.c:293-325）证明了：由于只有三级优先级、只有一个 CPU 能拿 PANIC，等待者身份由 req_prio 唯一确定。
hostile 只留给 panic 的最后一搏：寄存器状态可能已被破坏，所以设 unsafe_takeover 永久标记，驱动以后可从 wctxt->unsafe_takeover 得知。
被抢后从头重印：06653d57ff28 定义的发射流程把「取记录、格式化、推进 seq」都放在 unsafe 区内，write_atomic() 外的状态更新也在 unsafe 区内，「推进到一半被抢」因此不会出现。代价是同一条记录可能被打两遍。

4+1 增量

视图	E2 带来的变化
场景	只是为 S2 / S3 准备了语义；6.7 没有任何场景真正走 nbcon
逻辑	引入 `nbcon_state`、三级优先级、三种获取、unsafe 区：今天的逻辑视图在 6.7 就已成形
进程	尚无新执行体
开发	新文件 `kernel/printk/nbcon.c`（1029 行）；`console.h` 新增 nbcon 类型与 `write_atomic`
物理	依赖 NMI 安全的 cmpxchg（arm64 已具备）

留下的问题：printk 仍走 console_lock；没有 write_thread、没有线程、没有 emergency；驱动不知道如何与自己的 port->lock 协同。这些都要到 E3。

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