Come vengono implementati i puntatori di percpu nel kernel di Linux?

Question

Nel multiprocessore, ogni core può avere le proprie variabili. Ho pensato che fossero variabili diverse in indirizzi diversi, sebbene siano nello stesso processo e abbiano lo stesso nome.

Ma mi chiedo, come il kernel implementa questo? Dispensa un pezzo di memoria per depositare tutti i puntatori di percpu e ogni volta reindirizza il puntatore a un determinato indirizzo con shift o qualcosa del genere?

Answer 1

Le variabili globali normali non sono per CPU. Le variabili automatiche sono in pila e le diverse CPU usano stack diversi, quindi naturalmente ottengono variabili separate.

Immagino che ti riferisci all'infrastruttura variabile per CPU di Linux.
La maggior parte della magia è qui (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()) 

La macro RELOC_HIDE(ptr, offset) avanza semplicemente ptr dalla data di offset in byte (a prescindere dal tipo di puntatore).

Cosa fa?

1. Quando si definisce DEFINE_PER_CPU(int, x), un intero __per_cpu_x viene creato nella sezione speciale .data.percpu.
2. Quando il kernel è caricato, questa sezione viene caricata più volte, una volta per CPU (questa parte della magia non è nel codice sopra).
3. L'array __per_cpu_offset è riempito con le distanze tra le copie. Supponendo che vengano utilizzati 1000 byte di dati per CPU, __per_cpu_offset[n] conterrà 1000*n.
4. Il simbolo per_cpu__x verrà riposizionato, durante il caricamento, alla CPU 0 per_cpu__x.
5. __get_cpu_var(x), quando è in esecuzione sulla CPU 3, verrà convertito in *RELOC_HIDE(&per_cpu__x, __per_cpu_offset[3]). Questo inizia con la CPU 0 x, aggiunge l'offset tra i dati della CPU 0 e quelli della CPU 3, e alla fine dereferenzia il puntatore risultante.