1 use core::sync::atomic::AtomicU32; 2 3 use alloc::vec::Vec; 4 5 use crate::{ 6 include::bindings::bindings::smp_get_total_cpu, 7 libs::lazy_init::Lazy, 8 smp::{core::smp_get_processor_id, cpu::ProcessorId}, 9 }; 10 11 /// 系统中的CPU数量 12 /// 13 /// todo: 待smp模块重构后，从smp模块获取CPU数量。 14 /// 目前由于smp模块初始化时机较晚，导致大部分内核模块无法在早期初始化PerCpu变量。 15 const CPU_NUM: AtomicU32 = AtomicU32::new(PerCpu::MAX_CPU_NUM); 16 17 #[derive(Debug)] 18 pub struct PerCpu; 19 20 impl PerCpu { 21 pub const MAX_CPU_NUM: u32 = 128; 22 /// # 初始化PerCpu 23 /// 24 /// 该函数应该在内核初始化时调用一次。 25 /// 26 /// 该函数会调用`smp_get_total_cpu()`获取CPU数量，然后将其存储在`CPU_NUM`中。 27 #[allow(dead_code)] 28 pub fn init() { 29 if CPU_NUM.load(core::sync::atomic::Ordering::SeqCst) != 0 { 30 panic!("PerCpu::init() called twice"); 31 } 32 let cpus = unsafe { smp_get_total_cpu() }; 33 assert!(cpus > 0, "PerCpu::init(): smp_get_total_cpu() returned 0"); 34 CPU_NUM.store(cpus, core::sync::atomic::Ordering::SeqCst); 35 } 36 } 37 38 /// PerCpu变量 39 /// 40 /// 该结构体的每个实例都是线程安全的，因为每个CPU都有自己的变量。 41 /// 42 /// 一种简单的使用方法是：使用该结构体提供的`define_lazy`方法定义一个全局变量， 43 /// 然后在内核初始化时调用`init`、`new`方法去初始化它。 44 /// 45 /// 当然，由于Lazy<T>有运行时开销，所以也可以直接全局声明一个Option， 46 /// 然后手动初始化然后赋值到Option中。（这样需要在初始化的时候，手动确保并发安全） 47 #[derive(Debug)] 48 #[allow(dead_code)] 49 pub struct PerCpuVar<T> { 50 inner: Vec<T>, 51 } 52 53 #[allow(dead_code)] 54 impl<T> PerCpuVar<T> { 55 /// # 初始化PerCpu变量 56 /// 57 /// ## 参数 58 /// 59 /// - `data` - 每个CPU的数据的初始值。 传入的Vec的长度必须等于CPU的数量，否则返回None。 60 pub fn new(data: Vec<T>) -> Option<Self> { 61 let cpu_num = CPU_NUM.load(core::sync::atomic::Ordering::SeqCst); 62 if cpu_num == 0 { 63 panic!("PerCpu::init() not called"); 64 } 65 66 if data.len() != cpu_num.try_into().unwrap() { 67 return None; 68 } 69 70 return Some(Self { inner: data }); 71 } 72 73 /// 定义一个Lazy的PerCpu变量，稍后再初始化 74 pub const fn define_lazy() -> Lazy<Self> { 75 Lazy::<Self>::new() 76 } 77 78 pub fn get(&self) -> &T { 79 let cpu_id = smp_get_processor_id(); 80 &self.inner[cpu_id.data() as usize] 81 } 82 83 pub fn get_mut(&mut self) -> &mut T { 84 let cpu_id = smp_get_processor_id(); 85 &mut self.inner[cpu_id.data() as usize] 86 } 87 88 pub unsafe fn force_get(&self, cpu_id: ProcessorId) -> &T { 89 &self.inner[cpu_id.data() as usize] 90 } 91 92 pub unsafe fn force_get_mut(&mut self, cpu_id: ProcessorId) -> &mut T { 93 &mut self.inner[cpu_id.data() as usize] 94 } 95 } 96 97 /// PerCpu变量是线程安全的，因为每个CPU都有自己的变量。 98 unsafe impl<T> Sync for PerCpuVar<T> {} 99 unsafe impl<T> Send for PerCpuVar<T> {} 100