Chinese translated version of Documentation/arm/kernel_user_helpers.txt If you have any comment or update to the content, please contact the original document maintainer directly. However, if you have a problem communicating in English you can also ask the Chinese maintainer for help. Contact the Chinese maintainer if this translation is outdated or if there is a problem with the translation. Maintainer: Nicolas Pitre Dave Martin Chinese maintainer: Fu Wei --------------------------------------------------------------------- Documentation/arm/kernel_user_helpers.txt 的中文翻译 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 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 译存在问题，请联系中文版维护者。 英文版维护者： Nicolas Pitre Dave Martin 中文版维护者： 傅炜 Fu Wei 中文版翻译者： 傅炜 Fu Wei 中文版校译者： 宋冬生 Dongsheng Song 以下为正文 --------------------------------------------------------------------- 内核提供的用户空间辅助代码 ====================== 在内核内存空间的固定地址处，有一个可从用户空间访问的由内核提供 的代码段。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 为了获得最佳的效率，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。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，或者它是否是 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。 这与完全成熟的 VDSO 实现不同（但不排除），而 VDSO 可阻止某 些汇编技巧通过常量高效跳转到那些代码段。并且由于那些代码段在返 回用户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 这些简单的操作上增加一个可测量的开销。 当对那些拥有原生支持的新型处理器进行代码优化时，如果已经在其它代码中 使用类似的新指令，从而导致二进制结果已与早期 ARM 处理器不兼容的情况下， 用户空间最好绕过这些辅助代码，并在内联函数中实现这些操作（无论是通过 编译器在代码中直接发出，还是作为库函数调用实现的一部分）。也就是说， 如果你编译的代码不会为了其他目的使用新指令，则不要仅为了不使用这些内核 辅助代码，导致二进制程序无法在早期处理器上运行。 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 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， 检测 __kuser_helper_version 的值（见下文）。理想情况下，这种检测应该 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 中止执行。 kuser_helper_version -------------------- 位置: 0xffff0ffc 参考声明: extern int32_t __kuser_helper_version; 定义: 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 取此版本号以确定特定的辅助代码是否存在。 使用范例: #define __kuser_helper_version (*(int32_t *)0xffff0ffc) void check_kuser_version(void) { if (__kuser_helper_version < 2) { fprintf(stderr, "can't do atomic operations, kernel too old\n"); abort(); } } 注意: 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 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。 kuser_get_tls ------------- 位置: 0xffff0fe0 参考原型: void * __kuser_get_tls(void); 输入: lr = 返回地址 输出: r0 = TLS 值 被篡改的寄存器: 无 定义: 获取之前通过 __ARM_NR_set_tls 系统调用设置的 TLS 值。 使用范例: typedef void * (__kuser_get_tls_t)(void); #define __kuser_get_tls (*(__kuser_get_tls_t *)0xffff0fe0) void foo() { void *tls = __kuser_get_tls(); printf("TLS = %p\n", tls); } 注意: - 仅在 __kuser_helper_version >= 1 时，此辅助代码存在 （从内核版本 2.6.12 开始）。 kuser_cmpxchg ------------- 位置: 0xffff0fc0 参考原型: int __kuser_cmpxchg(int32_t oldval, int32_t newval, volatile int32_t *ptr); 输入: r0 = oldval r1 = newval r2 = ptr lr = 返回地址 输出: r0 = 成功代码 (零或非零) C flag = 如果 r0 == 0 则置 1，如果 r0 != 0 则清零。 被篡改的寄存器: r3, ip, flags 定义: 仅在 *ptr 为 oldval 时原子保存 newval 于 *ptr 中。 如果 *ptr 被改变，则返回值为零，否则为非零值。 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 优化。 使用范例: typedef int (__kuser_cmpxchg_t)(int oldval, int newval, volatile int *ptr); #define __kuser_cmpxchg (*(__kuser_cmpxchg_t *)0xffff0fc0) int atomic_add(volatile int *ptr, int val) { int old, new; do { old = *ptr; new = old + val; } while(__kuser_cmpxchg(old, new, ptr)); return new; } 注意: - 这个例程已根据需要包含了内存屏障。 - 仅在 __kuser_helper_version >= 2 时，此辅助代码存在 （从内核版本 2.6.12 开始）。 kuser_memory_barrier -------------------- 位置: 0xffff0fa0 参考原型: void __kuser_memory_barrier(void); 输入: lr = 返回地址 输出: 无 被篡改的寄存器: 无 定义: 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 __kuser_cmpxchg 中。 使用范例: typedef void (__kuser_dmb_t)(void); #define __kuser_dmb (*(__kuser_dmb_t *)0xffff0fa0) 注意: - 仅在 __kuser_helper_version >= 3 时，此辅助代码存在 （从内核版本 2.6.15 开始）。 kuser_cmpxchg64 --------------- 位置: 0xffff0f60 参考原型: int __kuser_cmpxchg64(const int64_t *oldval, const int64_t *newval, volatile int64_t *ptr); 输入: r0 = 指向 oldval r1 = 指向 newval r2 = 指向目标值 lr = 返回地址 输出: r0 = 成功代码 (零或非零) C flag = 如果 r0 == 0 则置 1，如果 r0 != 0 则清零。 被篡改的寄存器: r3, lr, flags 定义: 仅在 *ptr 等于 *oldval 指向的 64 位值时，原子保存 *newval 指向的 64 位值于 *ptr 中。如果 *ptr 被改变，则返回值为零， 否则为非零值。 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 优化。 使用范例: typedef int (__kuser_cmpxchg64_t)(const int64_t *oldval, const int64_t *newval, volatile int64_t *ptr); #define __kuser_cmpxchg64 (*(__kuser_cmpxchg64_t *)0xffff0f60) int64_t atomic_add64(volatile int64_t *ptr, int64_t val) { int64_t old, new; do { old = *ptr; new = old + val; } while(__kuser_cmpxchg64(&old, &new, ptr)); return new; } 注意: - 这个例程已根据需要包含了内存屏障。 - 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”）， 因此 0xffff0f80 不被作为有效的入口点。 - 仅在 __kuser_helper_version >= 5 时，此辅助代码存在 （从内核版本 3.1 开始）。