03 · 进程视图：上下文、线程与交接时序

结论：nbcon 把「谁来碰串口」分给四类执行体：打印线程（每控制台一个 pr/<name><idx>，SCHED_OTHER nice -20，处理 NORMAL）、pr/legacy（仅 PREEMPT_RT，所有 legacy 控制台共用一个）、处于 emergency / panic 的 CPU 自己（关中断调用 write_atomic()），以及 tty 持锁者（经 uart_port_lock() 以 NORMAL 持有 device 上下文）。它们之间不靠锁、只靠 nbcon_state 协调：线程路径持 device_lock() 并禁迁移，原子路径关本地中断，交接只发生在驱动标出的安全点。对 RT 而言，打印线程不是 RT 优先级，RT 任务一定能抢占它；代价是日志会滞后，emergency 时会出现关中断的原子输出窗口。

执行体与上下文

进程视图 ①：printk 调用者、打印线程、原子刷出、tty 侧与 panic CPU

执行体	何时创建 / 由谁唤醒	调度属性	处理什么	源码（v7.3）
`pr/<name><idx>`	`nbcon_kthread_create()`；`printk_kthreads_check_locked()` 在无 boot console 时为每个 nbcon 建一个；由 `rcuwait` 唤醒	`SCHED_OTHER` nice -20（`sched_set_normal(kt, -20)`）	NORMAL 记录，`write_thread()`	`nbcon.c:1375, 1220`
`pr/legacy`	`legacy_kthread_create()`，仅 `force_legacy_kthread()`（RT）且存在 legacy / boot console	同上	所有 legacy 控制台；有 boot console 时也替 nbcon 打	`printk.c:3728, 3704`
`irq_work/N`（RT）	nbcon 的 `con->irq_work`（LAZY）与 `wake_up_klogd_work` 进入 lazy_list	`SCHED_FIFO` 低优先级（`sched_set_fifo_low`）	只负责唤醒上面两个线程	`kernel/irq_work.c:313-322`
emergency CPU	`nbcon_cpu_emergency_enter()` 之后的每次 printk	关抢占；原子刷出时逐条关中断	本 CPU 产生的 + 积压的记录，`write_atomic()`	`nbcon.c:1717, 1564`
panic CPU	`vpanic()`	关中断	全部积压；末尾允许 hostile	`panic.c:577-768`
tty 持锁者	任何 `uart_port_lock*()` 调用者	持 `port->lock`	以 NORMAL 持 `nbcon_device_ctxt` 并标 unsafe	`serial_core.h:678-793`

唤醒链为什么要经过 irq_work：printk 可能在任意上下文被调用（持 rq 锁、关中断、NMI），不能直接 wake_up_process()。所以 nbcon_kthreads_wake()（nbcon.c:1313）只做两件事：rcuwait_has_sleeper() 用全屏障确认线程正在睡；是的话 irq_work_queue()。7.3 起这个 irq_work 是 LAZY 的（560f4deda327，已回合 6.12.y），不再为每次 printk 发 IPI，而是等下一个 tick。理由是 NORMAL 消息本来就要等调度。

并发规则（谁和谁互斥、靠什么）

组合	机制	说明
线程 vs 线程	每控制台只有一个 `pr/*`	不同控制台互不影响：慢串口不再拖累网络控制台
线程 vs tty 持锁者	`device_lock()`（如 `port->lock`）	二者都以 NORMAL 获取，先拿驱动锁，再拿所有权
线程 / tty vs emergency / panic	`nbcon_state` 优先级	高优先级在安全点 direct 抢占，或在 unsafe 区请求 handover
原子路径 vs 本 CPU 中断	`local_irq_save` / `scoped_guard(irqsave)`	原子刷出不持驱动锁；如果被中断打断，再进驱动去拿所有权会死锁（`nbcon.c:1577-1583` 注释）
NORMAL 所有权 vs 抢占 / 迁移	`device_lock()` 必须禁迁移；`cant_migrate()`	防 `nbcon_owner_matches()` 的 ABA（逻辑视图）
打印线程 vs emergency（6.19+）	`nbcon_cpu_emergency_cnt > 0` 时线程不醒	避免反复交接把输出撕碎
线程注册 / 注销	`console_list_lock` + SRCU	线程整个打印过程持 `console_srcu_read_lock()`，`synchronize_srcu()` 就能保证它已停（`nbcon.c:1262`）

交接时序：WARN 打断正在打印的线程

进程视图 ②：pr/ttyAMA0（NORMAL）被 CPU5 的 WARN（EMERGENCY）请求交接

两侧调用栈（7.3，pl011）：

── CPU2 · pr/ttyAMA0 ──────────────────────────────────────────────────────
nbcon_kthread_func()                                              nbcon.c:1220
 nbcon_emit_one(&wctxt, false)                                    nbcon.c:1129
  pl011_console_device_lock() → __uart_port_lock_irqsave()        amba-pl011.c:2713
  nbcon_context_try_acquire(NORMAL)                               nbcon.c:598
  nbcon_emit_next_record(wctxt, false)                            nbcon.c:980
   pl011_console_write_thread()                                   amba-pl011.c:2673
    for (i = 0; i < len; i++) {
      nbcon_enter_unsafe()                    ← t1：unsafe = 1，写一个字节
      uart_console_write(..., 1, pl011_console_putchar)
      nbcon_exit_unsafe()                     ← t2：看到 req_prio = EMERGENCY
        __nbcon_context_update_unsafe() → nbcon_context_can_proceed()   nbcon.c:832 / 730
          nbcon_context_release()  →  返回 false → break
    }
    while (!nbcon_enter_unsafe(wctxt))        ← t3：自旋等回所有权
      nbcon_reacquire_nobuf(wctxt)                                nbcon.c:938
    等 TX 空，恢复 UART CR；nbcon_exit_unsafe()                    ← t4
  !wctxt->outbuf → nbcon_context_release()；返回 false            nbcon.c:1072
  device_unlock()

── CPU5 · WARN ────────────────────────────────────────────────────────────
__warn() → nbcon_cpu_emergency_enter()                            panic.c:1077
 printk → vprintk_emit → nbcon_atomic_flush_pending()             nbcon.c:1689
  __nbcon_atomic_flush_pending_con(con, stop_seq)                 nbcon.c:1564
   scoped_guard(irqsave) {
     nbcon_context_try_acquire(EMERGENCY)                         spinwait_max_us = 2000
       try_acquire_direct()   → -EBUSY（对方 unsafe）              ← t1
       try_acquire_handover() → 写 req_prio，udelay(1) 自旋        ← t2
         try_acquire_requested() 成功                              ← t3
     nbcon_emit_next_record(wctxt, true)
       console_prepend_replay()（同一条被分配过两次）
       pl011_console_write_atomic()                               amba-pl011.c:2645
     nbcon_context_release()
   }  // 每条都重复以上过程（6.19 起）
 nbcon_cpu_emergency_exit() → 计数归零 → nbcon_kthreads_wake()     nbcon.c:1734

三个容易忽略的细节：

handover 不跨同一颗 CPU：try_acquire_handover() 遇到 cur->cpu == cpu 直接返回 -EBUSY（nbcon.c:461），否则就是自己等自己。同 CPU 嵌套（中断里 WARN 打断本核线程）只能在安全点 direct 抢占；如果正好在 unsafe 区，emergency 这一次就放弃，由线程稍后输出。
等待有上限：原子刷出把 spinwait_max_us 设为 2000（nbcon.c:1571）。超时后撤销 req_prio；只有 PANIC 且允许 unsafe 时才升级为 hostile。
重印而不是续打：被抢的那条记录由新所有者从头重印，可能出现半行加一整行的重复，这是有意的取舍（nbcon.c:755 注释）。

panic 时的进程视图

[panic CPU] vpanic()                                              panic.c:577
  panic_other_cpus_shutdown()          其他 CPU 被 IPI（或 pseudo-NMI）停住
      此后 non-panic CPU 的 printk 被丢弃（printk.c:2439）
      它们若卡在 nbcon_reacquire_nobuf() 自旋：6.17 起允许 direct reacquire 退出（571c1ea91a73）
  printk_legacy_allow_panic_sync()     legacy 从此允许在本上下文直接打印
  console_flush_on_panic()             nbcon（安全）→ legacy（不拿 console_lock）
  ...
  nbcon_atomic_flush_unsafe()          允许 hostile；ATOMIC_UNSAFE 驱动此刻才会被调用

6.19 起，打印线程在 panic_in_progress() 时不再尝试获取（nbcon_kthread_should_wakeup() nbcon.c:1196-1198），避免与 panic CPU 抢所有权。

对 RT 延迟的含义

调用者侧：NORMAL printk 的成本是一次 prb 写入，加上一次 irq_work 排队（LAZY）。在 nohz_full 核上，tick 已停时会补发一次自 IPI，并唤醒本核 irq_work/N。
打印线程侧：pr/* 是 nice -20 的普通线程，任何 RT 任务都能抢占它。RT 负载占满 housekeeping 核时，日志会无限滞后，但不会反过来影响 RT 任务。需要日志及时时，可以把 pr/* 绑到专门的 housekeeping 核，或者用 chrt 提到低 RT 优先级，前提是接受它反过来干扰同核 RT 任务。
emergency 侧：WARN 发生的那颗 CPU 会关中断原子输出。6.12.113 是整段关中断（所有积压一口气刷完）；6.19 起改为逐条恢复中断，最坏关中断时间从「全部积压」降到「一条记录」。在 115200 波特率下，一条 100 字符的记录约 9 ms。
tty 侧：uart_port_lock() 现在多一次 nbcon_device_try_acquire() cmpxchg；遇到 emergency 正在原子输出，会 cpu_relax() 自旋等待（serial_core.h:684）。

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