1 use core::sync::atomic::AtomicU32; 2 3 use alloc::vec::Vec; 4 5 use crate::{ 6 libs::lazy_init::Lazy, 7 smp::{ 8 core::smp_get_processor_id, 9 cpu::{smp_cpu_manager, ProcessorId}, 10 }, 11 }; 12 13 /// 系统中的CPU数量 14 /// 15 /// todo: 待smp模块重构后，从smp模块获取CPU数量。 16 /// 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。 17 const CPU_NUM: AtomicU32 = AtomicU32::new(PerCpu::MAX_CPU_NUM); 18 19 #[derive(Debug)] 20 pub struct PerCpu; 21 22 impl PerCpu { 23 pub const MAX_CPU_NUM: u32 = 128; 24 /// # 初始化PerCpu 25 /// 26 /// 该函数应该在内核初始化时调用一次。 27 /// 28 /// 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。 29 #[allow(dead_code)] 30 pub fn init() { 31 if CPU_NUM.load(core::sync::atomic::Ordering::SeqCst) != 0 { 32 panic!("PerCpu::init() called twice"); 33 } 34 let cpus = smp_cpu_manager().present_cpus_count(); 35 assert!(cpus > 0, "PerCpu::init(): present_cpus_count() returned 0"); 36 37 CPU_NUM.store(cpus, core::sync::atomic::Ordering::SeqCst); 38 } 39 } 40 41 /// PerCpu变量 42 /// 43 /// 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。 44 /// 45 /// 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， 46 /// 然后在内核初始化时调用`init`、`new`方法去初始化它。 47 /// 48 /// 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， 49 /// 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） 50 #[derive(Debug)] 51 #[allow(dead_code)] 52 pub struct PerCpuVar<T> { 53 inner: Vec<T>, 54 } 55 56 #[allow(dead_code)] 57 impl<T> PerCpuVar<T> { 58 /// # 初始化PerCpu变量 59 /// 60 /// ## 参数 61 /// 62 /// - `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。 63 pub fn new(data: Vec<T>) -> Option<Self> { 64 let cpu_num = CPU_NUM.load(core::sync::atomic::Ordering::SeqCst); 65 if cpu_num == 0 { 66 panic!("PerCpu::init() not called"); 67 } 68 69 if data.len() != cpu_num.try_into().unwrap() { 70 return None; 71 } 72 73 return Some(Self { inner: data }); 74 } 75 76 /// 定义一个Lazy的PerCpu变量，稍后再初始化 77 pub const fn define_lazy() -> Lazy<Self> { 78 Lazy::<Self>::new() 79 } 80 81 pub fn get(&self) -> &T { 82 let cpu_id = smp_get_processor_id(); 83 &self.inner[cpu_id.data() as usize] 84 } 85 86 pub fn get_mut(&self) -> &mut T { 87 let cpu_id = smp_get_processor_id(); 88 unsafe { 89 &mut (self as *const Self as *mut Self).as_mut().unwrap().inner[cpu_id.data() as usize] 90 } 91 } 92 93 pub unsafe fn force_get(&self, cpu_id: ProcessorId) -> &T { 94 &self.inner[cpu_id.data() as usize] 95 } 96 97 pub unsafe fn force_get_mut(&self, cpu_id: ProcessorId) -> &mut T { 98 &mut (self as *const Self as *mut Self).as_mut().unwrap().inner[cpu_id.data() as usize] 99 } 100 } 101 102 /// PerCpu变量是线程安全的，因为每个CPU都有自己的变量。 103 unsafe impl<T> Sync for PerCpuVar<T> {} 104 unsafe impl<T> Send for PerCpuVar<T> {} 105