By: fulinux
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参考：Linux内核机制—percpu

1. DEFINE_PER_CPU和DECLARE_PER_CPU

DEFINE_PER_CPU 和 DECLARE_PER_CPU 是 Linux 内核中用于声明和定义 per-CPU 变量的宏。这些宏允许内核在每个 CPU 上拥有独立的变量副本，这对于多处理器系统上的并发编程非常有用，可以避免锁的竞争。

1. 1. DEFINE_PER_CPU

DEFINE_PER_CPU 宏用于定义一个 per-CPU 变量。它通常在内核模块的源代码文件中使用，直接定义一个全局变量。使用DEFINE_PER_CPU 宏定义的变量会被放置在特定的内存区域，每个 CPU 都有自己的副本。
语法：

DEFINE_PER_CPU(type, name);

• type: 变量的数据类型。
• name: 变量的名称。

1.2. DECLARE_PER_CPU

DECLARE_PER_CPU 宏用于声明一个 per-CPU 变量。它通常在头文件中使用，用来声明一个 per-CPU 变量，而实际的定义则需要在某个源文件中通过 DEFINE_PER_CPU 来完成。

DECLARE_PER_CPU(type, name);

• type: 变量的数据类型。
• name: 变量的名称。

2. 区别

2.1. 定义与声明:

• DEFINE_PER_CPU 既定义了变量，也声明了它。这意味着你可以在源文件中直接使用 DEFINE_PER_CPU 来创建一个 per-CPU 变量。
• DECLARE_PER_CPU 只声明变量，实际的定义需要在其他地方使用 DEFINE_PER_CPU 来完成。

2.2. 使用场景:

• DEFINE_PER_CPU 通常用于源文件中，直接定义 per-CPU 变量。
• DECLARE_PER_CPU 通常用于头文件中，提供外部接口访问 per-CPU 变量。

2.3. 编译器处理:

• DEFINE_PER_CPU 会直接在源文件中创建变量的定义。
• DECLARE_PER_CPU 则只在头文件中声明变量的存在，不会创建实际的变量定义。

3. 使用方法

假设我们有一个 per-CPU 变量 my_counter，我们可以这样声明和定义它：

//per_cpu.h
#ifndef PER_CPU_H
#define PER_CPU_H

DECLARE_PER_CPU(int, my_counter);

#endif /* PER_CPU_H */

//源文件per_cpu.c
#include "per_cpu.h"

DEFINE_PER_CPU(int, my_counter);

一旦 my_counter 被声明和定义，你就可以在内核模块或其他源文件中使用它。可以通过 __get_cpu_var 或 __this_cpu_read 宏来读取当前 CPU 的副本，通过 __set_cpu_var 或 __this_cpu_write 来修改当前 CPU 的副本。
读取 my_counter

int current_cpu_counter = __this_cpu_read(my_counter);

或者

int cpu_id = smp_processor_id();
int counter_value = __get_cpu_var(my_counter)[cpu_id];

修改 my_counter

__this_cpu_write(my_counter, value);

或者：

int cpu_id = smp_processor_id();
__set_cpu_var(my_counter)[cpu_id] = value;

4.示例使用 my_counter

假设你想要在一个内核模块中初始化 my_counter 并在每个 CPU 上递增它。
内核模块 (my_module.c)

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/sched.h>
#include "per_cpu.h"

static int __init my_module_init(void)
{
    int cpu;

    for_each_online_cpu(cpu) {
        __set_cpu_var(my_counter)[cpu] = 0;  // 初始化每个 CPU 的 my_counter
    }

    printk(KERN_INFO "Module initialized.\n");
    return 0;
}

static void __exit my_module_exit(void)
{
    printk(KERN_INFO "Module removed.\n");
}

module_init(my_module_init);
module_exit(my_module_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

增加计数器的函数 (increment_counter.c)

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/sched.h>
#include "per_cpu.h"

void increment_my_counter(void)
{
    int cpu_id = smp_processor_id();
    int current_value = __get_cpu_var(my_counter)[cpu_id];
    __set_cpu_var(my_counter)[cpu_id] = current_value + 1;
}

5. 总结

1. 使用 __this_cpu_read 和 __this_cpu_write 来读取和修改当前 CPU 的副本。
2. 使用 __get_cpu_var 和 __set_cpu_var 来访问特定 CPU 的副本。
   这样，你就可以在内核模块中使用 my_counter 这个 per-CPU 变量了。如果你有其他具体的需求或问题，请随时告诉我。