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[sfrench/cifs-2.6.git] / Documentation / translations / zh_CN / process / volatile-considered-harmful.rst
1 .. _cn_volatile_considered_harmful:
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3 .. include:: ../disclaimer-zh_CN.rst
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5 :Original: :ref:`Documentation/process/volatile-considered-harmful.rst
6            <volatile_considered_harmful>`
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8 如果想评论或更新本文的内容,请直接联系原文档的维护者。如果你使用英文
9 交流有困难的话,也可以向中文版维护者求助。如果本翻译更新不及时或者翻
10 译存在问题,请联系中文版维护者::
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12         英文版维护者: Jonathan Corbet <corbet@lwn.net>
13         中文版维护者: 伍鹏  Bryan Wu <bryan.wu@analog.com>
14         中文版翻译者: 伍鹏  Bryan Wu <bryan.wu@analog.com>
15         中文版校译者: 张汉辉  Eugene Teo <eugeneteo@kernel.sg>
16                        杨瑞  Dave Young <hidave.darkstar@gmail.com>
17                        时奎亮 Alex Shi <alex.shi@linux.alibaba.com>
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19 为什么不应该使用“volatile”类型
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22 C程序员通常认为volatile表示某个变量可以在当前执行的线程之外被改变;因此,在内核
23 中用到共享数据结构时,常常会有C程序员喜欢使用volatile这类变量。换句话说,他们经
24 常会把volatile类型看成某种简易的原子变量,当然它们不是。在内核中使用volatile几
25 乎总是错误的;本文档将解释为什么这样。
26
27 理解volatile的关键是知道它的目的是用来消除优化,实际上很少有人真正需要这样的应
28 用。在内核中,程序员必须防止意外的并发访问破坏共享的数据结构,这其实是一个完全
29 不同的任务。用来防止意外并发访问的保护措施,可以更加高效的避免大多数优化相关的
30 问题。
31
32 像volatile一样,内核提供了很多原语来保证并发访问时的数据安全(自旋锁, 互斥量,内
33 存屏障等等),同样可以防止意外的优化。如果可以正确使用这些内核原语,那么就没有
34 必要再使用volatile。如果仍然必须使用volatile,那么几乎可以肯定在代码的某处有一
35 个bug。在正确设计的内核代码中,volatile能带来的仅仅是使事情变慢。
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37 思考一下这段典型的内核代码::
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39     spin_lock(&the_lock);
40     do_something_on(&shared_data);
41     do_something_else_with(&shared_data);
42     spin_unlock(&the_lock);
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44 如果所有的代码都遵循加锁规则,当持有the_lock的时候,不可能意外的改变shared_data的
45 值。任何可能访问该数据的其他代码都会在这个锁上等待。自旋锁原语跟内存屏障一样—— 它
46 们显式的用来书写成这样 —— 意味着数据访问不会跨越它们而被优化。所以本来编译器认为
47 它知道在shared_data里面将有什么,但是因为spin_lock()调用跟内存屏障一样,会强制编
48 译器忘记它所知道的一切。那么在访问这些数据时不会有优化的问题。
49
50 如果shared_data被声名为volatile,锁操作将仍然是必须的。就算我们知道没有其他人正在
51 使用它,编译器也将被阻止优化对临界区内shared_data的访问。在锁有效的同时,
52 shared_data不是volatile的。在处理共享数据的时候,适当的锁操作可以不再需要
53 volatile —— 并且是有潜在危害的。
54
55 volatile的存储类型最初是为那些内存映射的I/O寄存器而定义。在内核里,寄存器访问也应
56 该被锁保护,但是人们也不希望编译器“优化”临界区内的寄存器访问。内核里I/O的内存访问
57 是通过访问函数完成的;不赞成通过指针对I/O内存的直接访问,并且不是在所有体系架构上
58 都能工作。那些访问函数正是为了防止意外优化而写的,因此,再说一次,volatile类型不
59 是必需的。
60
61 另一种引起用户可能使用volatile的情况是当处理器正忙着等待一个变量的值。正确执行一
62 个忙等待的方法是::
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64     while (my_variable != what_i_want)
65         cpu_relax();
66
67 cpu_relax()调用会降低CPU的能量消耗或者让位于超线程双处理器;它也作为内存屏障一样出
68 现,所以,再一次,volatile不是必需的。当然,忙等待一开始就是一种反常规的做法。
69
70 在内核中,一些稀少的情况下volatile仍然是有意义的:
71
72   - 在一些体系架构的系统上,允许直接的I/0内存访问,那么前面提到的访问函数可以使用
73     volatile。基本上,每一个访问函数调用它自己都是一个小的临界区域并且保证了按照
74     程序员期望的那样发生访问操作。
75
76   - 某些会改变内存的内联汇编代码虽然没有什么其他明显的附作用,但是有被GCC删除的可
77     能性。在汇编声明中加上volatile关键字可以防止这种删除操作。
78
79   - Jiffies变量是一种特殊情况,虽然每次引用它的时候都可以有不同的值,但读jiffies
80     变量时不需要任何特殊的加锁保护。所以jiffies变量可以使用volatile,但是不赞成
81     其他跟jiffies相同类型变量使用volatile。Jiffies被认为是一种“愚蠢的遗留物"
82     (Linus的话)因为解决这个问题比保持现状要麻烦的多。
83
84   - 由于某些I/0设备可能会修改连续一致的内存,所以有时,指向连续一致内存的数据结构
85     的指针需要正确的使用volatile。网络适配器使用的环状缓存区正是这类情形的一个例
86     子,其中适配器用改变指针来表示哪些描述符已经处理过了。
87
88 对于大多代码,上述几种可以使用volatile的情况都不适用。所以,使用volatile是一种
89 bug并且需要对这样的代码额外仔细检查。那些试图使用volatile的开发人员需要退一步想想
90 他们真正想实现的是什么。
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92 非常欢迎删除volatile变量的补丁 - 只要证明这些补丁完整的考虑了并发问题。
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94 注释
95 ----
96
97 [1] http://lwn.net/Articles/233481/
98 [2] http://lwn.net/Articles/233482/
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100 致谢
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102
103 最初由Randy Dunlap推动并作初步研究
104 由Jonathan Corbet撰写
105 参考Satyam Sharma,Johannes Stezenbach,Jesper Juhl,Heikki Orsila,
106 H. Peter Anvin,Philipp Hahn和Stefan Richter的意见改善了本档。