xv6是一個支持多處理器的Unix-like操作系統，

近日閱讀源碼時發現xv6在記錄當前CPU和進程狀態時非常tricky

首先，上代碼：

 1 extern struct cpu cpus[NCPU]; 2 extern int ncpu; 3  4 // Per-CPU variables, holding pointers to the 5 // current cpu and to the current PRocess. 6 // The asm suffix tells gcc to use "%gs:0" to refer to cpu 7 // and "%gs:4" to refer to proc.  seginit sets up the 8 // %gs segment register so that %gs refers to the memory 9 // holding those two variables in the local cpu's struct cpu.10 // This is similar to how thread-local variables are implemented11 // in thread libraries such as linux pthreads.12 extern struct cpu *cpu asm("%gs:0");       // &cpus[cpunum()]13 extern struct proc *proc asm("%gs:4");     // cpus[cpunum()].proc

其中struct cpu是一個用來保存每個cpu運行狀態的結構體，

代碼第一行定義了結構體數組cpus[NCPU]，NCPU對應cpu的總數（最大為8），也就是說cpus用來存儲所有cpu的運行狀態。

那么問題來了：上面的內核代碼是運行于每個cpu之中的，那每個cpu如何知道自身的當前運行狀態呢？

對于這個問題，我們可以通過lapic獲取cpu自身編號，再利用編號對cpus尋址即可，

也就是說，對于任意一個cpu，自身狀態的存儲位置可以這樣獲得：struct cpu *c = &cpus[cpunum()];

然而，第二個問題來了：我們不可能每次引用cpu自身狀態時都通過lapic獲取編號啊，能不能弄一個全局變量把狀態位置一次性存儲下來呢？

像是這樣，struct cpu *cpu; //全局變量，存儲cpu自身狀態，然后在初始化代碼中cpu = c；

對于記錄每個cpu正在運行的進程也有這樣的問題，能不能寫成：struct proc *proc; //全局變量，存儲當前cpu正在運行的進程狀態

那么，第三個問題來了：每個cpu是獨立并行的，在每個cpu上運行的內核代碼都是一樣的，頁表也一樣，

這意味著全局變量cpu和proc的地址也是一樣的，這樣便不可以用來區分不同cpu的狀態了。

因此，我們需要一種方法，可以讓我們在每個cpu中都用同一個符號記錄狀態，但這些符號卻是映射到不同的地址。

既然頁表一樣，我們自然不能用一個絕對的數值來尋址啦，仔細想想，頁表之上有什么？頁表之上，還有段表啊。

所以我們需要用segment register來尋址，只要我們在建立段表時把該段都映射到不同的內存區域不就可以了，所以我們有了以下聲明：

1 extern struct cpu *cpu asm("%gs:0");       // &cpus[cpunum()]2 extern struct proc *proc asm("%gs:4");     // cpus[cpunum()].proc

我們用gs作為段寄存器，cpu指向[%gs]，proc指向[%gs+4]，

其中為什么開頭要用extern呢？我問過某大神，他說是因為gs段是在外部建立的，相當于外部定義的。。。

OK，最后一個問題來了，gs段應該指向哪，才能確保每個cpu的gs段都位于不同的區域？

最直觀的想法當然是指向對應的cpus[num]內部啦，所以在struct cpu尾部增加兩個域：

1 struct cpu{2    ........  //cpu狀態3 4    // Cpu-local storage variables; see below5   struct cpu *cpu;6   struct proc *proc;           // The currently-running process.7 }

然后在建立段表時，增加gs段，并映射至尾部這兩個域：

 1   c = &cpus[cpunum()]; 2    3   ......... //建立其他段 4  5   // 建立gs段，共兩個域（存儲cpu和proc地址），起始地址為&c->cpu 6   c->gdt[SEG_KCPU] = SEG(STA_W, &c->cpu, 8, 0); 7  8   //加載gdt 9   lgdt(c->gdt, sizeof(c->gdt));10   //加載gs11   loadgs(SEG_KCPU << 3);12   13   // 把當前cpu和proc狀態的地址賦給cpu和proc全局變量14   //而cpu變量實質為%gs:0, proc變量實質為%gs:415   cpu = c;16   proc = 0;

其實在這里cpu和proc變量跟線程局部存儲的性質差不多，每個處理器都可以引用同一個變量，但這些變量都對應不同的存儲區域。

有可能這種實現技巧跟TLS（線程局部存儲）差不多，有空研究下TLS的實現看看是不是。