xv6中存储cpu和进程信息的技巧xv6是一个支持多处理器的Unix-like操作系统，
近日阅读源码时发现xv6在记录当前CPU和进程状态时非常tricky
首先，上代码：
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是一个用来保存每个cpu运行状态的结构体，
代码第一行定义了结构体数组cpus[NCPU]，NCPU对应cpu的总数（最大为8），也就是说cpus用来存储所有cpu的运行状态。
那么问题来了：上面的内核代码是运行于每个cpu之中的，那每个cpu如何知道自身的当前运行状态呢？
对于这个问题，我们可以通过lapic获取cpu自身编号，再利用编号对cpus寻址即可，
也就是说，对于任意一个cpu，自身状态的存储位置可以这样获得：struct cpu *c = &cpus[cpunum()];
然而，第二个问题来了：我们不可能每次引用cpu自身状态时都通过lapic获取编号啊，能不能弄一个全局变量把状态位置一次性存储下来呢？
像是这样，struct cpu *cpu; //全局变量，存储cpu自身状态，然后在初始化代码中cpu = c；
对于记录每个cpu正在运行的进程也有这样的问题，能不能写成：struct proc *proc; //全局变量，存储当前cpu正在运行的进程状态
那么，第三个问题来了：每个cpu是独立并行的，在每个cpu上运行的内核代码都是一样的，页表也一样，
这意味着全局变量cpu和proc的地址也是一样的，这样便不可以用来区分不同cpu的状态了。
因此，我们需要一种方法，可以让我们在每个cpu中都用同一个符号记录状态，但这些符号却是映射到不同的地址。
既然页表一样，我们自然不能用一个绝对的数值来寻址啦，仔细想想，页表之上有什么？页表之上，还有段表啊。
所以我们需要用segment register来寻址，只要我们在建立段表时把该段都映射到不同的内存区域不就可以了，所以我们有了以下声明：
1 extern struct cpu *cpu asm("%gs:0"); // &cpus[cpunum()]2 extern struct proc *proc asm("%gs:4"); // cpus[cpunum()].proc
我们用gs作为段寄存器，cpu指向[%gs]，proc指向[%gs+4]，
其中为什么开头要用extern呢？我问过某大神，他说是因为gs段是在外部建立的，相当于外部定义的。。。
OK，最后一个问题来了，gs段应该指向哪，才能确保每个cpu的gs段都位于不同的区域？
最直观的想法当然是指向对应的cpus[num]内部啦，所以在struct cpu尾部增加两个域：
1 struct cpu{2 ........ //cpu状态3 4 // Cpu-local storage variables; see below5 struct cpu *cpu;6 struct proc *proc; // The currently-running process.7 }
然后在建立段表时，增加gs段，并映射至尾部这两个域：
1 c = &cpus[cpunum()]; 2 3 ......... //建立其他段 4 5 // 建立gs段，共两个域（存储cpu和proc地址），起始地址为&c->cpu 6 c->gdt[SEG_KCPU] = SEG(STA_W, &c->cpu, 8, 0); 7 8 //加载gdt 9 lgdt(c->gdt, sizeof(c->gdt));10 //加载gs11 loadgs(SEG_KCPU << 3);12 13 // 把当前cpu和proc状态的地址赋给cpu和proc全局变量14 //而cpu变量实质为%gs:0, proc变量实质为%gs:415 cpu = c;16 proc = 0;
其实在这里cpu和proc变量跟线程局部存储的性质差不多，每个处理器都可以引用同一个变量，但这些变量都对应不同的存储区域。
有可能这种实现技巧跟TLS（线程局部存储）差不多，有空研究下TLS的实现看看是不是。
