futex

alloc_large_system_hash
【概念】-------------------------------------------------------------------------------------
    哈希表
        键 key
        值 value
        映射函数 Hash(key)
            哈希函数（散列函数）
                哈希函数应该易于计算，并且尽量使计算出来的索引值均匀分布。
                哈希函数计算得到的哈希值是一个固定长度的输出值。
                如果 Hash(key1) 不等于 Hash(key2)，那么 key1、key2 一定不相等。
                如果 Hash(key1) 等于 Hash(key2)，那么 key1、key2 可能相等，也可能不相等（会发生哈希碰撞）。
            方法：
                直接定址法
                    取关键字本身 / 关键字的某个线性函数值 作为哈希地址。
                    即：Hash(key) = key 或者 Hash(key) = a * key + b，其中 a 和 b 为常数。
                除留余数法
                    质数
                    除留余数法：假设哈希表的表长为 m，取一个不大于 m 但接近或等于 m 的质数 p，利用取模运算，
                    将关键字转换为哈希地址。即：Hash(key) = key % p，其中 p 为不大于 m 的质数。
                平方取中法
                    平方取中法：先通过求关键字平方值的方式扩大相近数之间的差别，然后根据表长度取关键字平方值的中间几位数为哈希地址。

    比如：Hash(key) = (key * key) // 100 % 1000，先计算平方，去除末尾的 2 位数，再取中间 3 位数作为哈希地址。
                基数转换法
                    基数转换法：将关键字看成另一种进制的数再转换成原来进制的数，然后选其中几位作为哈希地址。
                    比如，将关键字看做是 13 进制的数，再将其转变为 10 进制的数，将其作为哈希地址。
                    以 343246 为例，哈希地址计算方式如下：
                    $343246{13} = 3 \times 13^5 + 4 \times 13^4 + 3 \times 13^3 + 2 \times 13^2 + 4 \times 13^1 + 6 \times 13^0 = 1235110{10}$
                数字分析法
                折叠法
                随机数法
                乘积法
                点积法等
            哈希冲突
                    哈希冲突（Hash Collision）：不同的关键字通过同一个哈希函数可能得到同一哈希地址，
                    即 key1 ≠ key2，而 Hash(key1) = Hash(key2)，这种现象称为哈希冲突。
                开放地址法
                    当发生冲突时，开放地址法按照下面的方法求得后继哈希地址：H(i) = (Hash(key) + F(i)) % m，i = 1, 2, 3, ..., n (n ≤ m - 1)。
                链地址法
                    链地址法（Chaining）：将具有相同哈希地址的元素（或记录）存储在同一个线性链表中。
        数组
            哈希表（散列表）
            
    Futex
        概述： Futex(Fast Userspace Mutex)是linux的一种特有机制，
        设计目标是避免传统的线程同步原语（如mutex、条件变量等）在用户空间和内核空间之间频繁的上下文切换。
        Futex允许在用户空间处理锁定和等待的操作，只有在必要时进入内核，从而减少了不必要的开销。

【边界】-------------------------------------------------------------------------------------
    
    futex
        futex_wait()
        futex_wake()
        
        Futex原子操作：用户空间线程首先执行一些原子操作（如使用atomic函数或cmpxchg指令）来尝试获取锁
        短路路径：如果锁在用户空间已经被释放，线程可以直接在用户空间完成同步，无需涉及内核
        等待：如果一个线程尝试获取的锁已经被另一个线程占用，它可以调用futex_wait()进入休眠
        唤醒：当锁被释放，另一个线程可以调用futex_wake()唤醒等待的线程

    pthread_mutex：在linux中，pthread_mutex是基于futex实现的。
    内存屏障和自旋锁：在一些高效的同步机制中，futex也常常与自旋锁、内存屏障等技术结合使用
【阶段】-------------------------------------------------------------------------------------
core_initcall(futex_init);
    futex_init
        alloc_large_system_hash
            memblock_alloc(size, SMP_CACHE_BYTES);
参数依赖
                size = bucketsize << log2qty;
                    log2qty = ilog2(numentries);

【信息】-------------------------------------------------------------------------------------
【问题】-------------------------------------------------------------------------------------
【对比】-------------------------------------------------------------------------------------
    
    SpinLock：如果上锁成功，立即进入临界区，开销很小；但是如果上锁失败，CPU空转，浪费资源
    Mutex：如果上锁失败，内核会切换到其他线程在CPU运行，不用自旋等待锁；但是即使是上锁成功也要进出内核，使用系统调用，会消耗几百个指令
    Futex：结合上述二者的优点，在用户态尝试上锁，上锁成功既可以不用进入内核态，上锁失败就通过系统调用睡眠，唤醒也要通过系统调用
        在用户空间尝试加锁通常通过原子操作来完成，如CAS(Compare-And-Swap)或者其他无锁的原子操作