W jaki sposób implementowane są wskaźniki percpu w jądrze systemu Linux?

Question

W procesorze wieloprocesorowym każdy rdzeń może mieć własne zmienne. Sądzę, że są to różne zmienne w różnych adresach, chociaż są w tym samym procesie i mają tę samą nazwę.

Ale zastanawiam się, w jaki sposób jądro to wdraża? Czy rozładowuje pamięć, aby zdeponować wszystkie wskaźniki perkpu, i za każdym razem, gdy przekierowuje wskaźnik do pewnego adresu z przesunięciem lub czymś?

Answer 1

Normalne zmienne globalne nie są na procesor. Zmienne automatyczne są na stosie, a różne procesory używają innego stosu, więc naturalnie otrzymują oddzielne zmienne.

Przypuszczam, że odnosisz się do infrastruktury zmiennych na procesor Linuxa.
Większość magii jest tutaj (asm-generic/percpu.h):

extern unsigned long __per_cpu_offset[NR_CPUS]; 

#define per_cpu_offset(x) (__per_cpu_offset[x]) 

/* Separate out the type, so (int[3], foo) works. */ 
#define DEFINE_PER_CPU(type, name) \ 
    __attribute__((__section__(".data.percpu"))) __typeof__(type) per_cpu__##name 

/* var is in discarded region: offset to particular copy we want */ 
#define per_cpu(var, cpu) (*RELOC_HIDE(&per_cpu__##var, __per_cpu_offset[cpu])) 
#define __get_cpu_var(var) per_cpu(var, smp_processor_id()) 

Makro RELOC_HIDE(ptr, offset) prostu przesuwa ptr przez daną przesunięcie w bajtach (niezależnie od rodzaju wskaźnika).

Co robi?

1. Definiując DEFINE_PER_CPU(int, x) oznacza liczbę całkowitą __per_cpu_x tworzony jest w specjalnej sekcji .data.percpu.
2. Po załadowaniu jądra ta sekcja jest ładowana wiele razy - raz na procesor (ta część magii nie znajduje się w powyższym kodzie).
3. Tablica __per_cpu_offset jest wypełniona odległościami między kopiami. Zakładając użycie 1000 bajtów danych na procesor, __per_cpu_offset[n] będzie zawierać 1000*n.
4. Symbol per_cpu__x zostanie przeniesiony, podczas ładowania, do CPU 0's per_cpu__x.
5. __get_cpu_var(x), po uruchomieniu na procesorze 3, przetłumaczy się na *RELOC_HIDE(&per_cpu__x, __per_cpu_offset[3]). Zaczyna się to od CPU 0: x, dodaje przesunięcie pomiędzy danymi procesora 0 i CPU 3, a ostatecznie usuwa wynikowy wskaźnik.