1 Chinese translated version of Documentation/arch/arm/kernel_user_helpers.rst
2
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9 Maintainer: Nicolas Pitre <nicolas.pitre@linaro.org>
10 Dave Martin <dave.martin@linaro.org>
11 Chinese maintainer: Fu Wei <tekkamanninja@gmail.com>
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13 Documentation/arch/arm/kernel_user_helpers.rst 的中文翻译
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15 如果想评论或更新本文的内容，请直接联系原文档的维护者。如果你使用英文
16 交流有困难的话，也可以向中文版维护者求助。如果本翻译更新不及时或者翻
17 译存在问题，请联系中文版维护者。
18 英文版维护者： Nicolas Pitre <nicolas.pitre@linaro.org>
19 Dave Martin <dave.martin@linaro.org>
20 中文版维护者： 傅炜 Fu Wei <tekkamanninja@gmail.com>
21 中文版翻译者： 傅炜 Fu Wei <tekkamanninja@gmail.com>
22 中文版校译者： 宋冬生 Dongsheng Song <dongshneg.song@gmail.com>
23 傅炜 Fu Wei <tekkamanninja@gmail.com>
24
25
26 以下为正文
27 ---------------------------------------------------------------------
28 内核提供的用户空间辅助代码
29 =========================
30
31 在内核内存空间的固定地址处，有一个由内核提供并可从用户空间访问的代码
32 段。它用于向用户空间提供因在许多 ARM CPU 中未实现的特性和/或指令而需
33 内核提供帮助的某些操作。这些代码直接在用户模式下执行的想法是为了获得
34 最佳效率，但那些与内核计数器联系过于紧密的部分，则被留给了用户库实现。
35 事实上，此代码甚至可能因不同的 CPU 而异，这取决于其可用的指令集或它
36 是否为 SMP 系统。换句话说，内核保留在不作出警告的情况下根据需要更改
37 这些代码的权利。只有本文档描述的入口及其结果是保证稳定的。
38
39 这与完全成熟的 VDSO 实现不同（但两者并不冲突），尽管如此，VDSO 可阻止
40 某些通过常量高效跳转到那些代码段的汇编技巧。且由于那些代码段在返回用户
41 代码前仅使用少量的代码周期，则一个 VDSO 间接远程调用将会在这些简单的
42 操作上增加一个可测量的开销。
43
44 在对那些拥有原生支持的新型处理器进行代码优化时，仅在已为其他操作使用
45 了类似的新增指令，而导致二进制结果已与早期 ARM 处理器不兼容的情况下，
46 用户空间才应绕过这些辅助代码，并在内联函数中实现这些操作（无论是通过
47 编译器在代码中直接放置，还是作为库函数调用实现的一部分）。也就是说，
48 如果你编译的代码不会为了其他目的使用新指令，则不要仅为了避免使用这些
49 内核辅助代码，导致二进制程序无法在早期处理器上运行。
50
51 新的辅助代码可能随着时间的推移而增加，所以新内核中的某些辅助代码在旧
52 内核中可能不存在。因此，程序必须在对任何辅助代码调用假设是安全之前，
53 检测 __kuser_helper_version 的值（见下文）。理想情况下，这种检测应该
54 只在进程启动时执行一次；如果内核版本不支持所需辅助代码，则该进程可尽早
55 中止执行。
56
57 kuser_helper_version
58 --------------------
59
60 位置: 0xffff0ffc
61
62 参考声明:
63
64 extern int32_t __kuser_helper_version;
65
66 定义:
67
68 这个区域包含了当前运行内核实现的辅助代码版本号。用户空间可以通过读
69 取此版本号以确定特定的辅助代码是否存在。
70
71 使用范例:
72
73 #define __kuser_helper_version (*(int32_t *)0xffff0ffc)
74
75 void check_kuser_version(void)
76 {
77 if (__kuser_helper_version < 2) {
78 fprintf(stderr, "can't do atomic operations, kernel too old\n");
79 abort();
80 }
81 }
82
83 注意:
84
85 用户空间可以假设这个域的值不会在任何单个进程的生存期内改变。也就
86 是说，这个域可以仅在库的初始化阶段或进程启动阶段读取一次。
87
88 kuser_get_tls
89 -------------
90
91 位置: 0xffff0fe0
92
93 参考原型:
94
95 void * __kuser_get_tls(void);
96
97 输入:
98
99 lr = 返回地址
100
101 输出:
102
103 r0 = TLS 值
104
105 被篡改的寄存器:
106
107 无
108
109 定义:
110
111 获取之前通过 __ARM_NR_set_tls 系统调用设置的 TLS 值。
112
113 使用范例:
114
115 typedef void * (__kuser_get_tls_t)(void);
116 #define __kuser_get_tls (*(__kuser_get_tls_t *)0xffff0fe0)
117
118 void foo()
119 {
120 void *tls = __kuser_get_tls();
121 printf("TLS = %p\n", tls);
122 }
123
124 注意:
125
126 - 仅在 __kuser_helper_version >= 1 时，此辅助代码存在
127 （从内核版本 2.6.12 开始）。
128
129 kuser_cmpxchg
130 -------------
131
132 位置: 0xffff0fc0
133
134 参考原型:
135
136 int __kuser_cmpxchg(int32_t oldval, int32_t newval, volatile int32_t *ptr);
137
138 输入:
139
140 r0 = oldval
141 r1 = newval
142 r2 = ptr
143 lr = 返回地址
144
145 输出:
146
147 r0 = 成功代码 (零或非零)
148 C flag = 如果 r0 == 0 则置 1，如果 r0 != 0 则清零。
149
150 被篡改的寄存器:
151
152 r3, ip, flags
153
154 定义:
155
156 仅在 *ptr 为 oldval 时原子保存 newval 于 *ptr 中。
157 如果 *ptr 被改变，则返回值为零，否则为非零值。
158 如果 *ptr 被改变，则 C flag 也会被置 1，以实现调用代码中的汇编
159 优化。
160
161 使用范例:
162
163 typedef int (__kuser_cmpxchg_t)(int oldval, int newval, volatile int *ptr);
164 #define __kuser_cmpxchg (*(__kuser_cmpxchg_t *)0xffff0fc0)
165
166 int atomic_add(volatile int *ptr, int val)
167 {
168 int old, new;
169
170 do {
171 old = *ptr;
172 new = old + val;
173 } while(__kuser_cmpxchg(old, new, ptr));
174
175 return new;
176 }
177
178 注意:
179
180 - 这个例程已根据需要包含了内存屏障。
181
182 - 仅在 __kuser_helper_version >= 2 时，此辅助代码存在
183 （从内核版本 2.6.12 开始）。
184
185 kuser_memory_barrier
186 --------------------
187
188 位置: 0xffff0fa0
189
190 参考原型:
191
192 void __kuser_memory_barrier(void);
193
194 输入:
195
196 lr = 返回地址
197
198 输出:
199
200 无
201
202 被篡改的寄存器:
203
204 无
205
206 定义:
207
208 应用于任何需要内存屏障以防止手动数据修改带来的一致性问题，以及
209 __kuser_cmpxchg 中。
210
211 使用范例:
212
213 typedef void (__kuser_dmb_t)(void);
214 #define __kuser_dmb (*(__kuser_dmb_t *)0xffff0fa0)
215
216 注意:
217
218 - 仅在 __kuser_helper_version >= 3 时，此辅助代码存在
219 （从内核版本 2.6.15 开始）。
220
221 kuser_cmpxchg64
222 ---------------
223
224 位置: 0xffff0f60
225
226 参考原型:
227
228 int __kuser_cmpxchg64(const int64_t *oldval,
229 const int64_t *newval,
230 volatile int64_t *ptr);
231
232 输入:
233
234 r0 = 指向 oldval
235 r1 = 指向 newval
236 r2 = 指向目标值
237 lr = 返回地址
238
239 输出:
240
241 r0 = 成功代码 (零或非零)
242 C flag = 如果 r0 == 0 则置 1，如果 r0 != 0 则清零。
243
244 被篡改的寄存器:
245
246 r3, lr, flags
247
248 定义:
249
250 仅在 *ptr 等于 *oldval 指向的 64 位值时，原子保存 *newval
251 指向的 64 位值于 *ptr 中。如果 *ptr 被改变，则返回值为零，
252 否则为非零值。
253
254 如果 *ptr 被改变，则 C flag 也会被置 1，以实现调用代码中的汇编
255 优化。
256
257 使用范例:
258
259 typedef int (__kuser_cmpxchg64_t)(const int64_t *oldval,
260 const int64_t *newval,
261 volatile int64_t *ptr);
262 #define __kuser_cmpxchg64 (*(__kuser_cmpxchg64_t *)0xffff0f60)
263
264 int64_t atomic_add64(volatile int64_t *ptr, int64_t val)
265 {
266 int64_t old, new;
267
268 do {
269 old = *ptr;
270 new = old + val;
271 } while(__kuser_cmpxchg64(&old, &new, ptr));
272
273 return new;
274 }
275
276 注意:
277
278 - 这个例程已根据需要包含了内存屏障。
279
280 - 由于这个过程的代码长度（此辅助代码跨越 2 个常规的 kuser “槽”），
281 因此 0xffff0f80 不被作为有效的入口点。
282
283 - 仅在 __kuser_helper_version >= 5 时，此辅助代码存在
284 （从内核版本 3.1 开始）。
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