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defs_freebsd_amd64.go.md

File metadata and controls

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File: defs_freebsd_amd64.go

defs_freebsd_amd64.go是Go语言运行时在FreeBSD系统上的amd64架构下的定义文件。它主要提供了一些操作系统相关的常量和数据类型的定义,以及一些系统调用的函数原型的声明。

具体来说,该文件中定义了以下内容:

  1. 与内存管理相关的常量,如页大小和堆栈大小。

  2. 与线程管理相关的数据类型和常量,如线程ID类型、线程栈大小等。

  3. 与系统调用相关的函数原型声明,如open、read等系统调用的函数原型声明。

  4. 与信号处理相关的常量和数据类型的定义,如SIGINT、SIGTERM等信号以及sigset_t、siginfo_t等数据类型。

  5. 其他与操作系统和硬件相关的常量和数据类型的定义,如Mach-O文件的头部定义等。

在Go语言的运行时系统中,defs_freebsd_amd64.go文件充当了桥梁的作用,将Go语言运行时与底层的FreeBSD操作系统连接起来,保证了运行时系统的正常工作。


Structs:

rtprio

在Go语言运行时(runtime)的defs_freebsd_amd64.go文件中,rtprio结构体用于在FreeBSD-amd64系统上定义实时优先级的参数。

实时优先级是指在实时操作系统中,任务能够立即响应和完成所需任务的能力。对于具有实时能力要求的应用程序,优先级的设置非常重要。在FreeBSD中,rtprio结构体包含三个字段:

  • Class (类别):定义任务所属的类别,包括:
    • RTP_PRIO_FIFO(先进先出)
    • RTP_PRIO_REALTIME(实时)
  • Pri (优先级):定义任务的优先级,取值范围为0到127。
  • Namelen (名称长度):一个名称长度,用于存储任务的名称。

通过设置不同的类别和优先级,可以为不同类型的任务分配不同的优先级,以确保系统的响应能力。

在文件中,还定义了一些函数来处理rtprio结构体,如通过rtprio来设置进程的实时优先级。

thrparam

在 Go语言的运行时中,thrparam结构体是用于描述与线程相关的参数和状态的数据结构。thrparam结构体在FreeBSD/amd64平台上的实现包含以下成员变量:

  • stackGuard:栈保护/触发抢占的阈值,近似于线程栈的顶部。当线程栈的当前使用空间距离stackGuard时,就会触发栈保护机制或触发抢占。
  • sigmask:线程使用的信号屏蔽字,用于控制哪些信号可以被发送到线程。
  • gsignal:线程用于处理信号的goroutine。 当线程收到信号时,它会将gsignal调度到G队列中,并暂停当前goroutine的执行。
  • tls:线程本地存储,用于存储线程特定的数据。

thrparam结构体提供了Go语言运行时必需的线程参数和状态信息,并且可以通过它来进行线程管理和线程调度。在FreeBSD/amd64平台上,thrparam结构体的实现具有平台特定性,由于硬件架构和操作系统环境的不同,thrparam的实现可能会有所不同。

thread

在 Go 的运行时源代码中,defs_freebsd_amd64.go 这个文件定义了在 FreeBSD/amd64 平台上使用的一些特定常量和类型,其中包括 thread 结构体。

thread 结构体是用来描述一个线程的信息的,它包含了该线程在操作系统中注册的线程 ID、线程栈和栈大小、调度和阻塞状态等信息。在 Go 的并发模型中,每个 Go 协程都对应着一个操作系统线程,因此 thread 结构体实际上是用来描述 Go 协程的。当一个新的 Go 协程被创建时,会在操作系统中创建一个新的线程,并将该线程上的调度器注册到 Go 运行时中,同时为该协程分配一个 thread 结构体来保存其状态信息。

thread 结构体的定义如下:

type thread struct {
    sigmask     sigset
    tid         int32   // Thread ID
    gsignal     guintptr
    goexit     *g     // 等待退出的 Go 协程
    tls         [6]uintptr  // 执行线程局部数据
    errbuf      [errLen]byte
    syscallsp   uintptr // 用户代码的system call stack pointer(rax)
    syscallscale int32
    // 等待 scheduling 的m需要的状态
    waitempty  uint32 // 等待空闲标记
    preempt    bool   //
    // 等待 P 的状态
    gcspans    **mspan  // 内存回收扫描数据
    gcscanvalid int32   // 垃圾回收扫描状态
    gcscandone  int32   // 垃圾回收等待是否完成的标志
    mcache     *mcache // M's cache, or nil if none
    // 等待 attach 到 P 上的状态
    p          uintptr      // 当前执行上下文所在的 P
    nextp      uintptr      // 下一个 P 等待 attach
    altp       *p           // 当前 M attach 的 altp
    spin       uint32       // 自旋等待绑定的 p
    parked     bool         // 自旋状态
    links      *link        // P 列表链接
    schedlink  *sudog       // 在执行 G 的sched队列中
    machport   uint32       // 线程在 Mach 端口中的标识符
    atomicstatus uint32     // atomic communication status
    libcallp    *libcall    // 用于进入诸如freeLocked之类的内部处理程序的内部调用状态
    libcallg    guintptr    // g被调用的goroutine
    syscallspur uintptr    // 系统调用的SP
    labels     unsafe.Pointer // 已知的m的G群体结构的标识符
    readyonstop bool         // 在停止m时考虑该m
    profilehz  int32
    tick       uint32
    task       task // ML的task
}

type task struct {
    work struct {
        wq   waitq // 等待通知的任务
        make chan byte // 当 wq 不为空时,用于传递通知
    }
    ntimeouts uint32 // 队列超时数
    id        uint64 // 在记录中引用的Task ID
    fds       *int32 // 存储所有建立的fd的可关闭文件的索引
}

可以看出,thread 结构体中保存了大量与 Go 协程运行状态相关的信息,包括线程 ID、调度状态、内存回收状态、与操作系统通信的接口等等。

通过 thread 结构体,Go 运行时可以有效地跟踪每个协程的运行状态,从而实现完善的调度和内存管理机制,保证 Go 程序的高性能和可靠性。

sigset

在go/src/runtime/defs_freebsd_amd64.go文件中,sigset是一个用于描述信号集的结构体,其定义如下:

type sigset struct {
    __bits [4]uint32
}

其中__bits是一个长度为4的数组,每个元素类型为uint32。sigset结构体用于表示一个信号集,一个信号集是指一组信号的集合。

在FreeBSD系统下,sigset结构体用于描述当前进程阻塞或已经接收到的信号集。当进程阻塞某个信号时,该信号对应的位被设置为1,否则为0。在Go中,可以使用sigaction函数来设置信号的处理方式,sigaction函数包含两个重要参数:sigaction和sigmask,其中sigmask用于设置哪些信号被阻塞,而sigaction用于设置信号处理程序。

当sigmask为nil时,表示不设置任何信号阻塞。当sigmask不为nil时,需要将sigset转换为一个uintptr类型的整数,并将该整数传递给sigaction函数的第二个参数sigmask。sigset转换为uintptr的方法是在sigset结构体中定义了一个方法__tofp(),用于将sigset转换为uintptr类型的整数。

简而言之,sigset结构体的作用是在FreeBSD系统下,用于描述进程的信号集,便于对不同的信号进行处理和阻塞。

stackt

stackt是Go语言运行时(runtime)在FreeBSD平台上描述协程(goroutine)栈的结构体类型。它包含以下字段:

  • ss_sp: 协程栈的起始地址,即指向协程栈的指针。
  • ss_size: 协程栈的大小,即协程栈所占用的字节数。
  • ss_flags: 协程栈的标识。
  • pad_cgo_0: CGO占位符,未使用。

在FreeBSD平台上,Go语言运行时使用stackt结构体描述协程栈,通过这个结构体可以实现内存管理和调度等功能。在Go语言的协程模型中,每个协程都有一个独立的栈空间,用于保存函数调用的上下文和局部变量等信息。通过使用stackt结构体,可以方便地管理和切换协程的栈空间,保证协程程序的正常运行。

siginfo

在Go语言的runtime中,defs_freebsd_amd64.go文件是用于定义FreeBSD x64平台下的系统调用和结构体的。siginfo是其中一个结构体,它主要用于表示信号的信息。

当一个进程接收到信号时,操作系统会将信号所携带的信息封装在siginfo结构体中,并将该结构体作为参数传递给接收信号的进程或进程组。该结构体包含了信号的源进程ID、信号编码、异常代码和其他附加信息等。通过解析siginfo结构体,接收信号的进程可以了解信号的类型、来源和具体信息,从而根据情况做出相应的处理。

在Go语言的runtime中,defs_freebsd_amd64.go文件中的siginfo结构体定义了FreeBSD x64平台下的siginfo结构体类型,以便在Go程序中进行信号处理和相关功能的实现。通过在该结构体中定义各种信号信息所对应的字段,程序可以轻松地获取信号的信息,从而精准地响应信号和处理异常情况。

mcontext

在Go语言中,mcontext结构体用于保存线程的上下文信息。在FreeBSD系统中,mcontext结构体保存了当前线程在执行过程中的所有寄存器的值以及当前执行的指令地址等信息,用于实现线程的切换和恢复。

该结构体中包含了以下字段:

type mcontext struct {
    mc_onstack   uint64 // 是否在堆栈中
    mc_rdi       uint64 // 传递给函数的第一个参数
    mc_rsi       uint64 // 传递给函数的第二个参数
    mc_rdx       uint64 // 传递给函数的第三个参数
    mc_rcx       uint64 // 传递给函数的第四个参数
    mc_r8        uint64 // 传递给函数的第五个参数
    mc_r9        uint64 // 传递给函数的第六个参数
    mc_rax       uint64 // 返回值
    mc_rbx       uint64 // Base register
    mc_rbp       uint64 // Frame pointer register
    mc_r10       uint64 // Temporary register (not preserved across calls)
    mc_r11       uint64 // Temporary register (not preserved across calls)
    mc_r12       uint64 // Callee-saved register
    mc_r13       uint64 // Callee-saved register
    mc_r14       uint64 // Callee-saved register
    mc_r15       uint64 // Callee-saved register
    mc_xflags    uint64 // EFLAGS register
    mc_rip       uint64 // Instruction pointer
    mc_cs        uint64 // Code segment selector
    mc_fs        uint64 // Data segment selector
    mc_gs        uint64 // Data segment selector
    mc_segfault  uint64 // 是否发生了段错误
    mc_err       uint64 // 错误码
    mc_trapno    uint64 // 陷入号码
    mc_addr      uint64 // 触发信号的地址
    mc_flags     uint64 // Signal flags
    mc_es        uint64 // Extra Segment selector
    mc_ds        uint64 // Data Segment selector
    mc_ss        uint64 // Stack Segment selector
    mc_len       uint64 // mcontext_t's length (including siginfo_t)
    mc_fpformat  uint64 // Format of FPU data
    mc_ownedfp   uint64 // Thread has used FPU registers
    mc_fpstate   *fpstate // Floating point state (FPU registers)
    mc_fsbase    uint64 // Segment base address register (FS)
    mc_gsbase    uint64 // Segment base address register (GS)
    mc_xfpustate *fpustate // 512-byte long FPU state (unused)
    mc_xfpuowner uint64   // thread id of the last owner of the FPU (unused)
    mc_xmm       [16]xmm // Primary XMM registers
    mc_ymmh      [16]ymm // Extended XMM registers
}

这些字段代表了线程在执行时的状态,包括通用寄存器和浮点寄存器的值,以及程序计数器等信息。这些数据在线程切换和恢复时都是非常重要的,因此mcontext结构体在实现Go语言运行时的时候扮演了关键的角色。

ucontext

在 FreeBSD 系统上,ucontext 结构体用于保存程序执行状态的上下文信息。它包含了程序执行过程中寄存器的值、程序计数器(Program Counter)的值以及其他与进程执行状态相关的信息。在调用信号处理函数时,操作系统会将进程当前的执行状态保存在 ucontext 结构体中,并将该结构体作为参数传递给信号处理函数。信号处理函数可以通过修改 ucontext 结构体中的值来改变程序的执行状态。当信号处理函数返回时,操作系统会根据 ucontext 结构体的内容恢复进程的执行状态,从而继续执行被中断的程序代码。在 Go 语言的运行时中,defs_freebsd_amd64.go 这个文件中的 ucontext 结构体主要用于支持 FreeBSD 系统上的信号处理机制,以便在程序执行过程中能够正确处理信号。

timespec

在FreeBSD系统中,timespec是一个表示时间的结构体,这个结构体定义在<sys/time.h>中。它由两个字段组成:tv_sec表示秒数,tv_nsec表示纳秒数。timespec可以用来表示绝对时间或相对时间。

在Go语言中的runtime包中,defs_freebsd_amd64.go文件中用到了timespec结构体。这个文件是运行时对FreeBSD系统的特定定义,用来支持Go程序在FreeBSD/amd64架构上运行。timespec结构体在这个文件中的作用是定义了一个时间类型Timeval,这个类型在调用系统函数时会被使用。

在FreeBSD系统中,使用系统函数获取当前时间或等待一定时间的函数需要传递Timeval类型的参数。在Go语言中,runtime包进一步封装了这些系统函数,以便程序员可以更方便地调用它们。这些封装后的函数需要传递Timeval类型的参数,因此需要在defs_freebsd_amd64.go文件中定义Timeval类型。这个类型实际上就是由timespec结构体定义的,它包含了秒数和纳秒数两个字段,用来表示时间。

timeval

在defs_freebsd_amd64.go文件中,timeval结构体是用于表示时间的结构体。它包含了两个字段:tv_sec(秒)和tv_usec(微妙),分别表示时间的整秒和余下的微秒。

在操作系统中,很多涉及时间的操作都会使用timeval结构体,例如定时器或者网络套接字的操作,这些操作需要以某种方式跟踪时间的流逝。timeval结构体的使用可以提供高精度的时间测量,便于操作系统进行复杂的时间计算和处理。

在golang的runtime中,defs_freebsd_amd64.go文件中定义了一些针对不同平台的系统调用的参数结构和数据类型,以便于在go语言中访问操作系统的底层接口,从而实现更加高效和灵活的编程。其中,timeval结构体的定义就是为了方便在go语言中进行时间相关的系统调用。

itimerval

在Go语言的运行时库中,defs_freebsd-amd64.go文件定义了在FreeBSD操作系统上的amd64架构中使用的数据类型、常量和函数。其中,itimerval是一个用于定时器的数据类型,它是一个结构体类型,定义如下:

type itimerval struct {
    it_interval timeval
    it_value    timeval
}

itimerval结构体包含两个成员变量:it_interval和it_value,这两个成员变量都是timeval类型。其中,it_interval表示定时器的重复间隔,it_value表示定时器的初始值。

在FreeBSD操作系统上,itimerval结构体是用于设置和获取与定时器有关的系统调用参数的重要数据类型。通过设置it_interval和it_value成员变量,应用程序可以实现定时器的启动、停止和调整等操作。itimerval结构体在Go语言的运行时库中被广泛使用,尤其是在实现定时器相关功能的代码中。

umtx_time

在go/src/runtime/defs_freebsd_amd64.go文件中,umtx_time是一个结构体,用于在FreeBSD系统上实现用户级线程互斥锁。它包含了一个64位整数和另外两个用于同步和阻塞线程的指针。

在FreeBSD系统上,umtx_time结构体被用于实现用户级线程的互斥锁,其实现方式是通过系统调用方法实现。umtx_time结构体中的64位整数是锁和条件变量的状态表示。当一个线程获得互斥锁时,该整数会被设置为0。而当线程阻塞等待这个锁时,该整数则会被设置为一个非0值。当另一个线程释放锁时,该整数又会被设置为0,唤醒等待的线程。

umtx_time结构体中的指针用于实现条件变量。当一个线程要等待条件变量时,它会阻塞等待,并将程序指针指向等待队列中的下一个线程。当条件变量满足后,发出唤醒调用,等待队列中的线程会被加入到可运行线程队列中,继续执行。

总而言之,umtx_time结构体在FreeBSD系统上扮演了重要的角色,帮助实现了用户级线程的互斥锁和条件变量功能,并保证了多线程程序在FreeBSD 系统上的正确性和稳定性。

keventt

keventt 结构体在 FreeBSD 平台上用于描述一个事件。在操作系统中,事件是指一些发生在系统内部或外部的事情,比如说一个文件可读,或者一个信号发生。

在 defs_freebsd_amd64.go 中,keventt 结构体常用于 epoll 的实现中,用于监听文件描述符上发生的事件。它包含以下字段:

  • Ident:与事件关联的对象,通常是文件描述符或套接字。
  • Filter:描述所需事件的类型。
  • Flags:描述所需事件的属性。
  • uData:用户提供的指针,用于存储任何有用的数据。

在操作系统内核中, keventt 结构被用于将要监听的事件提交给内核,以便内核可以在相应的事件发生时通知应用程序。通过 keventt 结构体的使用,应用程序可以高效地等待和处理事件,而无需轮询或阻塞在某些事件上。

值得注意的是,keventt 结构体的定义在不同的操作系统和平台上可能会有所不同。因此,在编写跨平台的 Go 代码时,需要考虑到不同平台的差异和兼容性问题。

bintime

在Go语言的runtime包中,defs_freebsd_amd64.go文件定义了一些FreeBSD平台上用到的系统数据结构和常量。其中,bintime这个结构体是用来表示二进制时间的。

二进制时间是一种计算机内置的时间表示方法,它使用一个64位的整数来表示自系统启动以来经过的纳秒数。与之相对的是常见的时间表示方法,如Unix时间戳和ISO格式时间字符串,它们使用人类可读的形式表示时间。二进制时间在某些场景下更加高效,例如在内核模块中和计时器的计算中。

bintime结构体的定义如下:

type bintime struct { sec int64 frac uint64 }

其中,sec表示秒数,frac表示纳秒数的分数部分。由于在FreeBSD平台上,C语言中的struct bintime就是这个结构体,因此Go语言的runtime也保持了与C语言的兼容性。

在FreeBSD平台上,很多系统调用都使用bintime结构体表示时间,如clock_gettime、stat等。因此,在Go语言的runtime中也有一些对应的封装函数,而它们的参数和返回值都是基于bintime结构体的。使用bintime作为时间表示的好处是,能够保证跨平台的兼容性并且在系统内部计算时效率高。

vdsoTimehands

vdsoTimehands这个结构体的作用是在FreeBSD amd64平台上实现系统调用的高效化。在FreeBSD系统中,系统调用的速度较慢,因为它涉及到用户态和内核态之间的切换,而这种切换需要保存和恢复寄存器状态等操作。为了避免这种切换,FreeBSD引入了vDSO(virtual dynamic shared object),它是一种特殊的共享库,包含了一些常用的系统调用函数的实现,这些函数可以在用户态直接调用,而不需要陷入内核态。这样可以大大提高系统调用的速度。

vdsoTimehands结构体是vDSO实现中的一部分,它用于保存系统时钟的信息。在FreeBSD系统中,时钟信息由timehands结构体保存,而vdsoTimehands结构体是对timehands结构体的封装,它只保存了一部分时钟信息(包括timehands结构体中的nh_offset和nh_scale),以便在用户态中使用。vdsoTimehands结构体可以通过sysctl调用获取并更新,因此它可以确保vDSO中的时钟信息始终与内核中的时间同步。

在运行时中,vdsoTimehands结构体被用于实现一些与时间相关的函数,例如nanotime、gettimeofday和clock_gettime等。通过直接访问vdsoTimehands结构体中的数据,这些函数可以在用户态中快速获取当前时间信息,从而避免了系统调用的开销。同时,vdsoTimehands结构体也可以用于监控系统时间的变化和纠正时钟偏差等操作。

vdsoTimekeep

在FreeBSD系统上,vdsoTimekeep结构体用于访问VDSO时间服务,它提供了一个快速、低开销的方式来获取系统时间。

vdsoTimekeep 结构体中包含一个指向时间保持器数据的指针,以及访问该数据的函数指针。时间保持器数据包含与系统时间相关的信息,例如第一个时钟tick发生时的时间戳、每次时钟tick经过的纳秒数等。使用时间保持器,可以根据系统时钟的计时来确定当前时间,并对时间进行加减等操作。

在Go运行时中,vdsoTimekeep结构体主要被用于在获取当前时间时优先从VDSO时间服务中获取时间戳,以提高时钟精度和性能。如果无法使用VDSO时间服务,则会调用其他较慢的系统调用来获取时间戳。

总的来说,vdsoTimekeep结构体提供了一个快速、准确、低开销的方法来获取系统时间,是Go运行时实现高性能时间处理的关键组成部分之一。

Functions:

setNsec

setNsec函数是用于设置系统调用监控的超时时间的。在FreeBSD和其他一些类Unix系统中,系统调用的超时时间可以使用struct timespec结构指定,其中包含秒数和纳秒数字段。setNsec函数的作用是根据指定的纳秒数修改对应的struct timespec结构中的纳秒数字段的值,从而实现对系统调用超时时间的设置。

在更具体的实现中,setNsec函数接收一个指向struct timespec结构的指针和一个int64类型的纳秒数。然后,它将纳秒数除以一秒钟的纳秒数(1e9),并将商赋值给struct timespec结构中的秒数字段。接着,它将纳秒数对一秒钟的纳秒数取余,并将余数赋值给结构体中的纳秒数字段,从而实现了对超时时间的设置。

需要注意的是,setNsec函数应该只在必要的情况下调用,并且必须在对应的系统调用之前进行调用。如果超时时间设置得太短,可能会导致系统调用失败。如果设置得太长,可能会浪费资源。因此,在使用setNsec函数时必须谨慎操作。

set_usec

在 Go 语言中,defs_freebsd_amd64.go 文件定义了在 Freebsd 系统上的特定常量和函数。其中,set_usec 函数的作用是设置一个值表示以微秒为单位的时间间隔。

具体来说,set_usec 函数接受两个参数,分别为一个类型为 *int64 的指针和一个类型为 int64 的整数值。该函数将整数值转换为微秒并存储在指针所指向的位置。

下面是 set_usec 函数的代码实现:

func set_usec(ptr *int64, usec int64) {
    *ptr = usec
}

这个函数通常被用来设置和管理操作系统中的时间戳、计时器和调度器等相关功能。在 Freebsd 系统中,微秒是一个常见的时间单位,因此 set_usec 函数非常有用。