如何在Linux内核中实现percpu指针？

Question

在多处理器上,每个核心都可以拥有自己的变量.我认为它们在不同的地址中是不同的变量,尽管它们在同一个过程中并且具有相同的名称.

但我想知道,内核如何实现这一点？它是否会分配一块内存来存放所有percpu指针,并且每次将指针重定向到某个地址时会有移位或什么？

Answer 1

正常的全局变量不是每个CPU.自动变量在堆栈上,不同的CPU使用不同的堆栈,因此它们自然会获得单独的变量.

我猜你是指Linux的每CPU变量基础设施.
大多数魔法在这里(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())

宏RELOC_HIDE(ptr, offset)只是ptr按字节的给定偏移量前进(不管指针类型如何).

它有什么作用？

1. 定义时DEFINE_PER_CPU(int, x),__per_cpu_x在特殊.data.percpu部分中创建一个整数.
2. 加载内核时,此部分会多次加载 - 每个CPU加载一次(这部分魔法不在上面的代码中).
3. 该__per_cpu_offset阵列填充有副本之间的距离.假设使用1000个字节的每个cpu数据,__per_cpu_offset[n]将包含1000*n.
4. per_cpu__x在加载期间,符号将重新定位到CPU 0 per_cpu__x.
5. __get_cpu_var(x),当在CPU 3上运行时,将转换为*RELOC_HIDE(&per_cpu__x, __per_cpu_offset[3]).这从CPU 0开始,x在CPU 0的数据和CPU 3之间添加偏移量,并最终取消引用结果指针.