futex2¶

作者: André Almeida <andrealmeid@collabora.com>

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，使用它作为实现更多高级接口的方式，如pthreads。

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。

用户API¶

`futex_waitv()`¶

等待一个futex数组，可由其中任意一个唤醒:

futex_waitv(struct futex_waitv *waiters, unsigned int nr_futexes,
            unsigned int flags, struct timespec *timeout, clockid_t clockid)

struct futex_waitv {
      __u64 val;
      __u64 uaddr;
      __u32 flags;
      __u32 __reserved;
};

用户空间设置一个struct futex_waitv数组（最多128项），设置 uaddr 为等待的地址， val 为期望值， flags 为指定的类型（如private）和futex的大小。 __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 waiters 传递。如果 waiters 或任何的 uaddr 地址无效，将返回 -EFAULT 。

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 设计得很精巧，在32/64位的指针上都正常工作。

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 。

系统调用的 flags 参数需要置0，但可用作未来扩展。

对于每个 waiters 数组中的项，在 uaddr 的当前值会和 val 比较。如果不一致，系统调用会撤销截至目前完成的所有工作，并返回 -EAGAIN 。如果所有测试和验证都通过，系统调用会等待直到以下情况之一发生：

指定的timeout超时，返回 -ETIMEOUT 。
一个信号被传递给睡眠中的任务，返回 -ERESTARTSYS 。
某个列表中的futex被唤醒，返回那个被唤醒的futex的索引。

关于如何使用接口的例子可以在 tools/testing/selftests/futex/functional/futex_waitv.c 中找到。

超时¶

struct timespec *timeout 是一个指向绝对超时时间的可选参数。你需要在 clockid 参数中指定要使用的时钟类型。支持 CLOCK_MONOTONIC 和 CLOCK_REALTIME 。这个系统调用只接受64位的timespec结构体。

futex的类型¶

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 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。这是默认的行为，而且对私有futex和共享futex都适用。

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 标志指定。

The Linux Kernel

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futex2¶

用户API¶

`futex_waitv()`¶

超时¶

futex的类型¶

futex2¶

用户API¶

futex_waitv()¶

超时¶

futex的类型¶

`futex_waitv()`¶