Android的Futex系统调用

 

新书上市《深入解析Android 5.0系统》

 以下内容节选自本书

在Linux中，Futex系统调用的定义如下

#define __NR_futex             240

1.       Futex系统调用的用法为:

int futex (int *uaddr, int op,int val, const struct timespec *timeout,

int *uaddr2, int val3);

uaddr是Futex变量，一个共享的整型计数器。

op表示操作类型，有五种预定义的值，但是在Binoc中只使用了下面两种：

1)       FUTEX_WAIT:内核将检查uaddr中计数器的值是否等于val，如果等于则挂起进程，直到在uaddr上到来了FUTEX_WAKE调用或者超时时间到。

2)       FUTEX_WAKE:内核唤醒val个等待在uaddr上的进程。

val存放与操作op相关的值。

timeout用作操作FUTEX_WAIT中，表示等待超时时间。

uAddr2和val3很少使用。

2.       在Bionc中，提供了两个函数来包装Futex系统调用。

extern int __futex_wait(volatilevoid *ftx, int val, const struct timespec *timeout);

extern int __futex_wake(volatilevoid *ftx, int count);

Bionc中还有两个类似的函数，它们的原型如下：

extern int __futex_wake_ex(volatile void *ftx, int pshared, intval);

extern int __futex_wait_ex(volatile void *ftx, int pshared, intval,

const struct timespec*timeout);

这两个函数比前面的多了一个参数pshared。pshared的值为true表示wake和wait操作是用于进程间的挂进和唤醒；值为false表示操作用于进程内线程的挂进和唤醒。当pshared的值为false时，执行Futex系统调用的操作码为:

FUTEX_WAIT|FUTEX_PRIVATE_FLAG，

FUTEX_WAKE|FUTEX_PRIVATE_FLAG

这样内核如果检测到操作有FUTEX_PRIVATE_FLAG标记，能以更快的速度执行挂起和唤醒操作。

__futex_wait和__futex_wake函数相当于pshared等于true的情况。

3.       Android中有些模块还会使用下面的Futex函数：

extern int__futex_syscall3(volatile void *ftx, int op, int val);

extern int__futex_syscall4(volatile void *ftx, int op, int val,

const struct timespec *timeout);

__futex_syscall3()相当于__futex_wake()，而__futex_syscall4()相当于__futex_wait()。这两个函数与前面的区别是能指定操作码op做为参数。操作码可以是FUTEX_WAIT，FUTEX_WAKE或者它们和FUTEX_PRIVATE_FLAG的组合。

Android中操作码的定义如下：

#define FUTEX_WAIT        0

#define FUTEX_WAKE        1

 

#ifndefFUTEX_PRIVATE_FLAG

#defineFUTEX_PRIVATE_FLAG  128

#endif

 

#ifndefFUTEX_WAIT_PRIVATE

#defineFUTEX_WAIT_PRIVATE (FUTEX_WAIT|FUTEX_PRIVATE_FLAG)

#endif

 

#ifndefFUTEX_WAKE_PRIVATE

#defineFUTEX_WAKE_PRIVATE (FUTEX_WAKE|FUTEX_PRIVATE_FLAG)

#endif