ИМЯ

       futex - быстрая блокировка в пользовательском пространстве

СИНТАКСИС

       #include <linux/futex.h>

ОПИСАНИЕ

       Ядро  Linux предоставляет фьютексы (futexes, «быстрые мьютексы (mutexes, взаимоисключающие
       блокировки) в пользовательском пространстве») в качестве строительного блока  для  быстрой
       блокировки  в  пользовательском  пространстве и семафоров. Фьютексы очень просты и полезны
       для  создания  высокоуровневых  абстракций  блокировок,  таких  как   мьютексы,   условных
       переменных, блокировок чтения-записи, барьеров и семафоров.

       Большинство  программистов,  фактически,  не используют фьютексы напрямую, а полагаются на
       системные библиотеки, которые на них построены, такие  как  Native  POSIX  Thread  Library
       (NPTL) (смотрите pthreads(7)).

       Фьютекс  отождествляется  с  участком  памяти,  который может быть общим для процессов или
       нитей. В этих процессах фьютекс может быть доступен по  разным  адресам.  В  своей  основе
       фьютекс  имеет  семантику  семафора;  это  счётчик,  который можно увеличивать и уменьшать
       атомарно; процессы могут ждать пока значение не станет положительным.

       Работа с фьютексом выполняется полностью в пользовательском  пространстве  при  отсутствии
       конфликта (noncontended case). Ядро привлекается только для разрешения конфликтов. Так как
       все проектные решения стремятся к отсутствию конфликтов, фьютексы также оптимизированы под
       эту ситуацию.

       В   своей  основе  фьютекс  —  это  целое  число,  которое  изменяется  только  атомарными
       инструкциями ассемблера. Это целое число размером 4 байта  на  всех  платформах.  Процессы
       могут  совместно  использовать  это  число посредством mmap(2), сегментов общей памяти или
       общего пространства памяти (share memory space, в этом случае приложение, обычно, называют
       многонитевым).

   Поведение
       Любое   действие   с  фьютексом  начинается  в  пользовательском  пространстве,  но  может
       потребовать обращения к ядру через системный вызов futex(2).

       Для «установки» фьютекса  выполняются  соответствующие  ассемблерные  инструкции,  которые
       заставляют   ЦП  машины  атомарно  увеличить  целое  число.  Далее  проверяется,  было  ли
       действительно изменено значение с 0 на 1, то есть не было ожидающих и операция  выполнена.
       Это бесконфликтный вариант, выполняется быстро и должен возникать чаще всего.

       При  возникновении  конфликта,  атомарное  увеличение  изменяет  счётчик с -1 (или другого
       отрицательного числа). Это означает, что есть ожидающие. В  пользовательском  пространстве
       теперь  нужно  присвоить счётчику 1 и дать команду ядру пробудить всех ожидающих с помощью
       операции FUTEX_WAKE.

       Ожидание  фьютекса,  его  «сброс»,  является  обратной  операцией.  Происходит   атомарное
       уменьшение  счётчика  и  проверка  того,  стал ли он равен 0, то есть операция выполнена и
       фьютекс был неконфликтным. Во всех других случаях, процесс должен присвоить счётчику -1  и
       запросить  ядро  об ожидании другого процесса, устанавливающего фьютекс. Это выполняется с
       помощью операции FUTEX_WAIT.

       В системном вызове futex(2) можно указать время ожидания, то есть как  долго  ядро  должно
       ждать  установку  фьютекса,  В  этом  случае  семантика  более сложна и программисту нужно
       обратиться к futex(2). Это тоже самое что и ожидания асинхронного фьютекса.

ВЕРСИИ

       Впервые поддержка фьютексов появилась в Linux  2.5.7,  но  с  другой  семантикой.  Текущая
       семантика используется в Linux с версии 2.5.40.

ЗАМЕЧАНИЯ

       Ещё  раз  повторим:  в чистом виде фьютексы не являются лёгкой в использовании абстракцией
       для конечных пользователей. Использующие их программисты должны иметь хороший запас знаний
       об  ассемблере  и  уметь  читать  исходный  код библиотеки фьютексов для пользовательского
       пространства, указанной далее.

       В этой  справочной  странице  показано  самое  распространённое  использование  примитивов
       futex(2), которое ни в коем случае не единственное.

СМ. ТАКЖЕ

       clone(2),    futex(2),    get_robust_list(2),    set_robust_list(2),   set_tid_address(2),
       pthreads(7)

       Fuss, Futexes and Furwocks: Fast Userlevel Locking in Linux  (proceedings  of  the  Ottawa
       Linux  Symposium 2002), futex example library, futex-*.tar.bz2 ⟨https://mirrors.kernel.org
       /pub/linux/kernel/people/rusty/⟩.

ПЕРЕВОД

       Русский   перевод   этой    страницы    руководства    был    сделан    Azamat    Hackimov
       <azamat.hackimov@gmail.com>,   Dmitry   Bolkhovskikh  <d20052005@yandex.ru>,  Yuri  Kozlov
       <yuray@komyakino.ru> и Иван Павлов <pavia00@gmail.com>

       Этот  перевод  является  бесплатной  документацией;  прочитайте  Стандартную  общественную
       лицензию GNU версии 3 ⟨https://www.gnu.org/licenses/gpl-3.0.html⟩ или более позднюю, чтобы
       узнать об условиях авторского права. Мы не несем НИКАКОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТИ.

       Если вы обнаружите ошибки в переводе  этой  страницы  руководства,  пожалуйста,  отправьте
       электронное письмо на ⟨man-pages-ru-talks@lists.sourceforge.net⟩.