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author | Daniel Baumann <daniel.baumann@progress-linux.org> | 2024-04-11 08:27:49 +0000 |
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committer | Daniel Baumann <daniel.baumann@progress-linux.org> | 2024-04-11 08:27:49 +0000 |
commit | ace9429bb58fd418f0c81d4c2835699bddf6bde6 (patch) | |
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-rw-r--r-- | Documentation/translations/zh_TW/process/volatile-considered-harmful.rst | 110 |
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diff --git a/Documentation/translations/zh_TW/process/volatile-considered-harmful.rst b/Documentation/translations/zh_TW/process/volatile-considered-harmful.rst new file mode 100644 index 0000000000..469cb5b3a0 --- /dev/null +++ b/Documentation/translations/zh_TW/process/volatile-considered-harmful.rst @@ -0,0 +1,110 @@ +.. SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 + +.. _tw_volatile_considered_harmful: + +.. include:: ../disclaimer-zh_TW.rst + +:Original: :ref:`Documentation/process/volatile-considered-harmful.rst + <volatile_considered_harmful>` + +如果想評論或更新本文的內容,請直接聯繫原文檔的維護者。如果你使用英文 +交流有困難的話,也可以向中文版維護者求助。如果本翻譯更新不及時或者翻 +譯存在問題,請聯繫中文版維護者:: + + 英文版維護者: Jonathan Corbet <corbet@lwn.net> + 中文版維護者: 伍鵬 Bryan Wu <bryan.wu@analog.com> + 中文版翻譯者: 伍鵬 Bryan Wu <bryan.wu@analog.com> + 中文版校譯者: 張漢輝 Eugene Teo <eugeneteo@kernel.sg> + 楊瑞 Dave Young <hidave.darkstar@gmail.com> + 時奎亮 Alex Shi <alex.shi@linux.alibaba.com> + 胡皓文 Hu Haowen <src.res.211@gmail.com> + +爲什麼不應該使用「volatile」類型 +================================ + +C程式設計師通常認爲volatile表示某個變量可以在當前執行的線程之外被改變;因此,在內核 +中用到共享數據結構時,常常會有C程式設計師喜歡使用volatile這類變量。換句話說,他們經 +常會把volatile類型看成某種簡易的原子變量,當然它們不是。在內核中使用volatile幾 +乎總是錯誤的;本文檔將解釋爲什麼這樣。 + +理解volatile的關鍵是知道它的目的是用來消除優化,實際上很少有人真正需要這樣的應 +用。在內核中,程式設計師必須防止意外的並發訪問破壞共享的數據結構,這其實是一個完全 +不同的任務。用來防止意外並發訪問的保護措施,可以更加高效的避免大多數優化相關的 +問題。 + +像volatile一樣,內核提供了很多原語來保證並發訪問時的數據安全(自旋鎖, 互斥量,內 +存屏障等等),同樣可以防止意外的優化。如果可以正確使用這些內核原語,那麼就沒有 +必要再使用volatile。如果仍然必須使用volatile,那麼幾乎可以肯定在代碼的某處有一 +個bug。在正確設計的內核代碼中,volatile能帶來的僅僅是使事情變慢。 + +思考一下這段典型的內核代碼:: + + spin_lock(&the_lock); + do_something_on(&shared_data); + do_something_else_with(&shared_data); + spin_unlock(&the_lock); + +如果所有的代碼都遵循加鎖規則,當持有the_lock的時候,不可能意外的改變shared_data的 +值。任何可能訪問該數據的其他代碼都會在這個鎖上等待。自旋鎖原語跟內存屏障一樣—— 它 +們顯式的用來書寫成這樣 —— 意味著數據訪問不會跨越它們而被優化。所以本來編譯器認爲 +它知道在shared_data裡面將有什麼,但是因爲spin_lock()調用跟內存屏障一樣,會強制編 +譯器忘記它所知道的一切。那麼在訪問這些數據時不會有優化的問題。 + +如果shared_data被聲名爲volatile,鎖操作將仍然是必須的。就算我們知道沒有其他人正在 +使用它,編譯器也將被阻止優化對臨界區內shared_data的訪問。在鎖有效的同時, +shared_data不是volatile的。在處理共享數據的時候,適當的鎖操作可以不再需要 +volatile —— 並且是有潛在危害的。 + +volatile的存儲類型最初是爲那些內存映射的I/O寄存器而定義。在內核里,寄存器訪問也應 +該被鎖保護,但是人們也不希望編譯器「優化」臨界區內的寄存器訪問。內核里I/O的內存訪問 +是通過訪問函數完成的;不贊成通過指針對I/O內存的直接訪問,並且不是在所有體系架構上 +都能工作。那些訪問函數正是爲了防止意外優化而寫的,因此,再說一次,volatile類型不 +是必需的。 + +另一種引起用戶可能使用volatile的情況是當處理器正忙著等待一個變量的值。正確執行一 +個忙等待的方法是:: + + while (my_variable != what_i_want) + cpu_relax(); + +cpu_relax()調用會降低CPU的能量消耗或者讓位於超線程雙處理器;它也作爲內存屏障一樣出 +現,所以,再一次,volatile不是必需的。當然,忙等待一開始就是一種反常規的做法。 + +在內核中,一些稀少的情況下volatile仍然是有意義的: + + - 在一些體系架構的系統上,允許直接的I/0內存訪問,那麼前面提到的訪問函數可以使用 + volatile。基本上,每一個訪問函數調用它自己都是一個小的臨界區域並且保證了按照 + 程式設計師期望的那樣發生訪問操作。 + + - 某些會改變內存的內聯彙編代碼雖然沒有什麼其他明顯的附作用,但是有被GCC刪除的可 + 能性。在彙編聲明中加上volatile關鍵字可以防止這種刪除操作。 + + - Jiffies變量是一種特殊情況,雖然每次引用它的時候都可以有不同的值,但讀jiffies + 變量時不需要任何特殊的加鎖保護。所以jiffies變量可以使用volatile,但是不贊成 + 其他跟jiffies相同類型變量使用volatile。Jiffies被認爲是一種「愚蠢的遺留物" + (Linus的話)因爲解決這個問題比保持現狀要麻煩的多。 + + - 由於某些I/0設備可能會修改連續一致的內存,所以有時,指向連續一致內存的數據結構 + 的指針需要正確的使用volatile。網絡適配器使用的環狀緩存區正是這類情形的一個例 + 子,其中適配器用改變指針來表示哪些描述符已經處理過了。 + +對於大多代碼,上述幾種可以使用volatile的情況都不適用。所以,使用volatile是一種 +bug並且需要對這樣的代碼額外仔細檢查。那些試圖使用volatile的開發人員需要退一步想想 +他們真正想實現的是什麼。 + +非常歡迎刪除volatile變量的補丁 - 只要證明這些補丁完整的考慮了並發問題。 + +注釋 +---- + +[1] https://lwn.net/Articles/233481/ +[2] https://lwn.net/Articles/233482/ + +致謝 +---- + +最初由Randy Dunlap推動並作初步研究 +由Jonathan Corbet撰寫 +參考Satyam Sharma,Johannes Stezenbach,Jesper Juhl,Heikki Orsila, +H. Peter Anvin,Philipp Hahn和Stefan Richter的意見改善了本檔。 + |