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1.. SPDX-License-Identifier: GPL-2.02.. include:: ../disclaimer-zh_CN.rst3 4:Original: Documentation/userspace-api/futex2.rst5 6:翻译:7 8 李睿 Rui Li <me@lirui.org>9 10======11futex212======13 14:作者: André Almeida <andrealmeid@collabora.com>15 16futex，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pthreads。19 20futex2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 22用户API23=======24 25``futex_waitv()``26-----------------27 28等待一个futex数组，可由其中任意一个唤醒::29 30 futex_waitv(struct futex_waitv *waiters, unsigned int nr_futexes,31 unsigned int flags, struct timespec *timeout, clockid_t clockid)32 33 struct futex_waitv {34 __u64 val;35 __u64 uaddr;36 __u32 flags;37 __u32 __reserved;38 };39 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`` 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`` 或任何的 ``uaddr`` 地址无效，将返回 ``-EFAULT`` 。44 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位的指针上都正常工作。47 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 50系统调用的 ``flags`` 参数需要置0，但可用作未来扩展。51 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，系统调用会等待直到以下情况之一发生：55 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，返回 ``-ERESTARTSYS`` 。58- 某个列表中的futex被唤醒，返回那个被唤醒的futex的索引。59 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。62 63超时64----65 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。支持 ``CLOCK_MONOTONIC`` 和 ``CLOCK_REALTIME`` 。这个68系统调用只接受64位的timespec结构体。69 70futex的类型71-----------72 73futex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都适用。78 79futex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。81