ALT_SMP 和 ALT_UP 的作用是什么？

Question

我刚刚导航到 Linux Arm 内核树，我在汇编文件中看到 ALT_SMP 和 ALT_UP 的用法，它们到底是做什么用的？

Answer 1

参考 https://github.com/torvalds/linux/blob/master/arch/arm/include/asm/assembler.h#L169

ALT_SMP

应该表示仅在

SMP, Symmetric MultiProcessing

系统中执行。

#ifdef CONFIG_SMP
#define ALT_SMP(instr...) \
9998: instr
#define ALT_UP(instr...) \
.pushsection ".alt.smp.init", "a" ;\
.long 9998b ;\
9997: instr ;\
.if . - 9997b != 4 ;\
.error "ALT_UP() content must assemble to exactly 4 bytes";\
.endif ;\
.popsection
// skipped
#else
#define ALT_SMP(instr...)
#define ALT_UP(instr...) instr

考虑到这种情况，

UP

应该意味着

Uni Processor

。

也来自于linux-arm-kernel上的

邮件

：

ALT_{UP,SMP} 宏用于在运行时修补指令 取决于我们是否运行在 SMP 平台上。这是 一般用外行汇编代码完成，但也有需要 在内联汇编中实现此功能（例如自旋锁）。

Answer 2

TLDR：当支持arm32 smp的内核在单处理器机器上运行时，在某些地方，与smp机器相比，必须以不同的方式进行操作。对于这些地方，ALT_SMP 宏提供 smp 特定的 cpu 指令，而 ALT_UP - 它的单处理器替代方案。

当 CONFIG_SMP_ON_UP 启用时，ALT_SMP 和 ALT_UP 宏仅对 arm32 有效。现在，当选择 CONFIG_SMP 时，即当我们构建 smp 内核时，默认启用 CONFIG_SMP_ON_UP。启用 CONFIG_SMP_ON_UP 意味着我们希望我们的 smp 内核也能够在非 smp（即单处理器，UP）机器上运行。

问题是在 UP 机器上，有些事情必须由启用 smp 的内核以不同的方式完成。例如。 UP机器可能缺少wfe指令。或者必须使用不同的指令使 tlb 缓存条目无效（请参阅

tlb-v7.S

中的 v7wbi_flush_kern_tlb_range）：

ALT_SMP(mcr p15, 0, r0, c8, c3, 1)  @ TLB invalidate U MVA (shareable)
ALT_UP(mcr  p15, 0, r0, c8, c7, 1)  @ TLB invalidate U MVA

这就是 ALT_SMP 和 ALT_UP 宏的用途 - 它们提供相同代码的 smp 和 UP 变体。通过检测机器类型并修补代码位置（如有必要），在内核启动时选择正确的变体。

ALT_SMP 和 ALT_UP 宏成对出现，每个宏恰好包装一条 cpu 指令。 ALT_SMP 包装了指令的 smp 变体 - 这是主要代码路径，它进入内核 ELF 的通常 .text 部分。 ALT_UP 包装指令的替代 UP 变体，该变体进入特殊的 .alt.smp.init ELF 部分以及 smp 指令内存位置的偏移量（来自 assembler.h）：

#define ALT_SMP(instr...)                     \
9998:   instr
#define ALT_UP(instr...)                      \
        .pushsection ".alt.smp.init", "a"     ;\
        .align  2                             ;\
        .long   9998b - .                     ;\
9997:   instr                                 ;\
        .popsection

如果启用了 CONFIG_SMP_ON_UP，则在内核启动的早期 __fixup_smp 例程（head.S的一部分）会检测机器的类型（smp 或 UP）。如果机器是 smp，则什么也不做 - 请记住，smp 是主代码路径，因此所有 ALT_SMP 指令都保留在原处。如果机器处于 UP 状态，则调用 __fixup_smp_on_up 进行实时内核代码修补 - 将 SMP_ALT cpu 指令替换为 ALT_UP 替代指令。

如上所述，ALT_UP 指令变体和相应 ALT_SMP mem 位置的偏移量作为 8 字节记录（4 字节偏移量 + 4 字节指令）存储在 .alt.smp.init 部分中。在最终内核链接期间，目标文件中的所有这些部分都通过内核链接器脚本vmlinux.lds合并到一个 .init.smpalt 部分中。 .init.smpalt 的起始/结束内存地址由 __smpalt_begin 和 __smpalt_end 符号表示。在修补期间迭代 8 字节记录时，这些符号用作数组边界。

禁用 CONFIG_SMP_ON_UP 时，vmlinux.lds 在最终内核映像中不会创建 .init.smpalt 部分，即原始 .alt.smp.init 部分将被丢弃。也没有编译机器类型检测/指令修补代码。使用 SMP_ALT 指令。