per cpu data 分析 [not digested]

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[color="red"]Linux 2.6 内核 per cpu data 分析
在arch/i386/kernel/vmlinux.lds中有
  /* will be freed after init */
  . = ALIGN(4096);                /* Init code and data */
  __init_begin = .;
  /* 此处省略若干行:) */
  
  . = ALIGN(32);
  __per_cpu_start = .;
  .data.percpu  : { *(.data.percpu) }
  __per_cpu_end = .;
  . = ALIGN(4096);
  __init_end = .;
  /* freed after init ends here */
这说明__per_cpu_start和__per_cpu_end标识.data.percpu这个section的开头和结尾
并且，整个.data.percpu这个section都在__init_begin和__init_end之间，
也就是说，该section所占内存会在系统启动后释放(free)掉
因为有
#define DEFINE_PER_CPU(type, name)     __attribute__((__section__(".data.percpu"))) __typeof__(type) per_cpu__##name
所以
static DEFINE_PER_CPU(struct runqueue, runqueues);
会扩展成
__attribute__((__section__(".data.percpu"))) __typeof__(struct runqueue) per_cpu__runqueues;
也就是在.data.percpu这个section中定义了一个变量per_cpu__runqueues，其类型是struct runqueue。
事实上，这里所谓的变量per_cpu__runqueues，其实就是相对于__per_cpu_start的偏移量。
系统启动后，在start_kernel()中会调用如下函数
unsigned long __per_cpu_offset[NR_CPUS];
static void __init setup_per_cpu_areas(void)
{
        unsigned long size, i;
        char *ptr;
        /* Created by linker magic */
        extern char __per_cpu_start[], __per_cpu_end[];
        /* Copy section for each CPU (we discard the original) */
        size = ALIGN(__per_cpu_end - __per_cpu_start, SMP_CACHE_BYTES);
#ifdef CONFIG_MODULES
        if (size < PERCPU_ENOUGH_ROOM)
                size = PERCPU_ENOUGH_ROOM;
#endif
        ptr = alloc_bootmem(size * NR_CPUS);
        for (i = 0; i < NR_CPUS; i++, ptr += size) {
                __per_cpu_offset = ptr - __per_cpu_start;
                memcpy(ptr, __per_cpu_start, __per_cpu_end - __per_cpu_start);
        }
}
在该函数中，为每个CPU分配一段内存，并将.data.percpu中的数据拷贝到其中，
每个CPU各有一份，其中CPU n对应的专有数据区的首地址为__per_cpu_offset[n]。
这样，前述相应于__per_cpu_start的偏移量per_cpu__runqueues就变成了相应于
__per_cpu_offset[n]的偏移量，这样.data.percpu这个section在系统初始化后
就可以释放了。
再看如何存取per cpu的变量
/* This macro obfuscates arithmetic on a variable address so that gcc
   shouldn't recognize the original var, and make assumptions about it */
#define
RELOC_HIDE(ptr, off) ({ unsigned long __ptr; __asm__ ("" : "=g"(__ptr)
: "0"(ptr)); (typeof(ptr)) (__ptr + (off)); })
/* var is in discarded region: offset to particular copy we want */
#define per_cpu(var, cpu) (*RELOC_HIDE(&per_cpu__##var, __per_cpu_offset[cpu]))
#define __get_cpu_var(var) per_cpu(var, smp_processor_id())
#define get_cpu_var(var) (*({ preempt_disable(); &__get_cpu_var(var); }))
对于__get_cpu_var(runqueues)，将等效地扩展为
__per_cpu_offset[smp_processor_id()] + per_cpu__runqueues
并且是一个lvalue，也就是说可以进行赋值操作。
这正好是上述对应CPU的专有数据区的首地址加上对应偏移量per_cpu__runqueues，
由于不同的per cpu变量有不同的偏移量，并且不同的CPU其专有数据区首地址不同，
因此，通过__get_cpu_var()便访问到了不同的变量。
               
               
               

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