1 .. SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 1 .. SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 .. include:: ../disclaimer-zh_CN.rst 2 .. include:: ../disclaimer-zh_CN.rst
3 3
4 :Original: Documentation/userspace-api/futex2. 4 :Original: Documentation/userspace-api/futex2.rst
5 5
6 :翻译: 6 :翻译:
7 7
8 李睿 Rui Li <me@lirui.org> 8 李睿 Rui Li <me@lirui.org>
9 9
10 ====== 10 ======
11 futex2 11 futex2
12 ====== 12 ======
13 13
14 :作者: André Almeida <andrealmeid@collabora. 14 :作者: André Almeida <andrealmeid@collabora.com>
15 15
16 futex，或者称为快速用户互斥锁（fa 16 futex，或者称为快速用户互斥锁（fast user mutex），是一组允许用户空间创建高性能同步
17 机制的系统调用，比如用户空间中 17 机制的系统调用，比如用户空间中的互斥锁，信号量和条件变量。C标准库，如glibc，使用它作
18 为实现更多高级接口的方式，如pthr 18 为实现更多高级接口的方式，如pthreads。
19 19
20 futex2是初代futex系统调用的后续版 20 futex2是初代futex系统调用的后续版本，旨在克服原有接口的限制。
21 21
22 用户API 22 用户API
23 ======= 23 =======
24 24
25 ``futex_waitv()`` 25 ``futex_waitv()``
26 ----------------- 26 -----------------
27 27
28 等待一个futex数组，可由其中任意 28 等待一个futex数组，可由其中任意一个唤醒::
29 29
30 futex_waitv(struct futex_waitv *waiters, uns 30 futex_waitv(struct futex_waitv *waiters, unsigned int nr_futexes,
31 unsigned int flags, struct times 31 unsigned int flags, struct timespec *timeout, clockid_t clockid)
32 32
33 struct futex_waitv { 33 struct futex_waitv {
34 __u64 val; 34 __u64 val;
35 __u64 uaddr; 35 __u64 uaddr;
36 __u32 flags; 36 __u32 flags;
37 __u32 __reserved; 37 __u32 __reserved;
38 }; 38 };
39 39
40 用户空间设置一个struct futex_waitv数 40 用户空间设置一个struct futex_waitv数组（最多128项），设置 ``uaddr`` 为等待的
41 地址， ``val`` 为期望值， ``flags`` 41 地址， ``val`` 为期望值， ``flags`` 为指定的类型（如private）和futex的大小。
42 ``__reserved`` 需要置为0，但是它可用 42 ``__reserved`` 需要置为0，但是它可用作未来扩展。指向数组第一个元素的指针作为
43 ``waiters`` 传递。如果 ``waiters`` 或任 43 ``waiters`` 传递。如果 ``waiters`` 或任何的 ``uaddr`` 地址无效，将返回 ``-EFAULT`` 。
44 44
45 如果用户空间拥有32位的指针，那 45 如果用户空间拥有32位的指针，那么需要做显式转换来保证高位清零。 ``uintptr_t`` 设计
46 得很精巧，在32/64位的指针上都正 46 得很精巧，在32/64位的指针上都正常工作。
47 47
48 ``nr_futexes`` 指定了数组的大小。不 48 ``nr_futexes`` 指定了数组的大小。不在[1,128]区间内的值会使系统调用返回 ``-EINVAL`` 。
49 49
50 系统调用的 ``flags`` 参数需要置0， 50 系统调用的 ``flags`` 参数需要置0，但可用作未来扩展。
51 51
52 对于每个 ``waiters`` 数组中的项，在 52 对于每个 ``waiters`` 数组中的项，在 ``uaddr`` 的当前值会和 ``val`` 比较。如果
53 不一致，系统调用会撤销截至目前 53 不一致，系统调用会撤销截至目前完成的所有工作，并返回 ``-EAGAIN`` 。如果所有测试
54 和验证都通过，系统调用会等待直 54 和验证都通过，系统调用会等待直到以下情况之一发生：
55 55
56 - 指定的timeout超时，返回 ``-ETIMEOUT` 56 - 指定的timeout超时，返回 ``-ETIMEOUT`` 。
57 - 一个信号被传递给睡眠中的任务 57 - 一个信号被传递给睡眠中的任务，返回 ``-ERESTARTSYS`` 。
58 - 某个列表中的futex被唤醒，返回那 58 - 某个列表中的futex被唤醒，返回那个被唤醒的futex的索引。
59 59
60 关于如何使用接口的例子可以在 ``t 60 关于如何使用接口的例子可以在 ``tools/testing/selftests/futex/functional/futex_waitv.c``
61 中找到。 61 中找到。
62 62
63 超时 63 超时
64 ---- 64 ----
65 65
66 ``struct timespec *timeout`` 是一个指向 66 ``struct timespec *timeout`` 是一个指向绝对超时时间的可选参数。你需要在 ``clockid``
67 参数中指定要使用的时钟类型。支 67 参数中指定要使用的时钟类型。支持 ``CLOCK_MONOTONIC`` 和 ``CLOCK_REALTIME`` 。这个
68 系统调用只接受64位的timespec结构体 68 系统调用只接受64位的timespec结构体。
69 69
70 futex的类型 70 futex的类型
71 ----------- 71 -----------
72 72
73 futex既可以是私有的也可以是共享 73 futex既可以是私有的也可以是共享的。私有用于多个进程共享同样的内存空间，并且futex的虚拟
74 地址对所有进程都是一样的。这允 74 地址对所有进程都是一样的。这允许在内核中进行优化。要使用私有futex，需要在futex标志中指定
75 ``FUTEX_PRIVATE_FLAG`` 。对于那些不在 75 ``FUTEX_PRIVATE_FLAG`` 。对于那些不在同一内存空间共享的进程，可以让同一个futex拥有不同
76 的虚拟地址（例如使用基于文件的 76 的虚拟地址（例如使用基于文件的共享内存），这需要不同的内部机制来使得正确进入队列。这是默认
77 的行为，而且对私有futex和共享futex 77 的行为，而且对私有futex和共享futex都适用。
78 78
79 futex可以是不同的大小：8，16，32或 79 futex可以是不同的大小：8，16，32或64位。目前只支持32位大小的futex，并且需要通过 ``FUTEX_32``
80 标志指定。 80 标志指定。
Linux® is a registered trademark of Linus Torvalds in the United States and other countries.
TOMOYO® is a registered trademark of NTT DATA CORPORATION.