diff options
| -rw-r--r-- | documentation/content/ru/articles/linux-emulation/_index.adoc | 973 | ||||
| -rw-r--r-- | documentation/content/ru/articles/linux-emulation/_index.po | 4415 |
2 files changed, 5388 insertions, 0 deletions
diff --git a/documentation/content/ru/articles/linux-emulation/_index.adoc b/documentation/content/ru/articles/linux-emulation/_index.adoc new file mode 100644 index 0000000000..9d60209b00 --- /dev/null +++ b/documentation/content/ru/articles/linux-emulation/_index.adoc @@ -0,0 +1,973 @@ +--- +authors: + - + author: 'Roman Divacky' + email: [email protected] +description: 'Техническое описание внутреннего устройства слоя эмуляции Linux в FreeBSD' +tags: ["Emulation", "Linuxulator", "kernel", "FreeBSD"] +title: 'Эмуляция Linux® в FreeBSD' +trademarks: ["freebsd", "ibm", "adobe", "netbsd", "realnetworks", "oracle", "linux", "sun", "general"] +--- + += Эмуляция Linux(R) в FreeBSD +:doctype: article +:toc: macro +:toclevels: 1 +:icons: font +:sectnums: +:sectnumlevels: 6 +:source-highlighter: rouge +:experimental: +:images-path: articles/linux-emulation/ + +ifdef::env-beastie[] +ifdef::backend-html5[] +include::shared/authors.adoc[] +include::shared/mirrors.adoc[] +include::shared/releases.adoc[] +include::shared/attributes/attributes-{{% lang %}}.adoc[] +include::shared/{{% lang %}}/teams.adoc[] +include::shared/{{% lang %}}/mailing-lists.adoc[] +include::shared/{{% lang %}}/urls.adoc[] +:imagesdir: ../../../images/{images-path} +endif::[] +ifdef::backend-pdf,backend-epub3[] +include::../../../../shared/asciidoctor.adoc[] +endif::[] +endif::[] + +ifndef::env-beastie[] +include::../../../../../shared/asciidoctor.adoc[] +endif::[] + +[.abstract-title] +Аннотация + +Эта магистерская диссертация посвящена обновлению слоя эмуляции Linux(R) (так называемого _Linuxulator_). Задача состояла в обновлении слоя для соответствия функциональности Linux(R) 2.6. В качестве эталонной реализации было выбрано ядро Linux(R) 2.6.16. Концепция основана на реализации NetBSD. Большая часть работы была выполнена летом 2006 года в рамках программы Google Summer of Code для студентов. Основное внимание уделялось добавлению поддержки _NPTL_ (новой библиотеки потоков POSIX(R)) в слой эмуляции, включая _TLS_ (локальное хранилище потоков), _фьютексы (futex)_ (быстрые мьютексы в пользовательском пространстве), _PID mangling_ и некоторые другие второстепенные аспекты. В процессе было выявлено и исправлено множество мелких проблем. Моя работа была интегрирована в основной репозиторий исходного кода FreeBSD и войдет в предстоящий релиз 7.0R. Мы, команда разработчиков эмуляции, работаем над тем, чтобы сделать эмуляцию Linux(R) 2.6 стандартным слоем эмуляции в FreeBSD. + +''' + +toc::[] + +[[intro]] +== Введение + +В последние несколько лет операционные системы с открытым исходным кодом на основе UNIX(R) начали широко использоваться на серверных и клиентских машинах. Среди этих операционных систем я хотел бы выделить две: FreeBSD — за наследие BSD, проверенную временем кодобазу и множество интересных возможностей, и Linux(R) — за широкую пользовательскую базу, активное сообщество разработчиков и поддержку крупных компаний. FreeBSD чаще используется на серверных машинах, выполняющих сложные сетевые задачи, и реже — на настольных компьютерах обычных пользователей. В то время как Linux(R) также применяется на серверах, он гораздо популярнее среди домашних пользователей. Это приводит к ситуации, когда для Linux(R) доступно множество проприетарных программ, которые не поддерживают FreeBSD. + +Естественно, возникает необходимость в возможности запуска Linux(R) бинарников в системе FreeBSD, и именно этому посвящена данная работа: эмуляции ядра Linux(R) в операционной системе FreeBSD. + +Летом 2006 года компания Google Inc. спонсировала проект, направленный на расширение слоя эмуляции Linux(R) (так называемого Linuxulator) в FreeBSD для включения возможностей Linux(R) 2.6. Данная диссертация написана в рамках этого проекта. + +[[inside]] +== Взгляд изнутри... + +В этом разделе мы рассмотрим каждую из рассматриваемых операционных систем. Как они работают с системными вызовами, фреймами прерываний и другими низкоуровневыми аспектами. Также мы опишем, как они интерпретируют общие примитивы UNIX(R), такие как PID, потоки и т. д. В третьем подразделе мы поговорим о том, как в целом может быть реализована эмуляция UNIX(R) на UNIX(R). + +[[what-is-unix]] +=== Что такое UNIX(R) + +UNIX(R) — это операционная система с долгой историей, которая повлияла почти на все остальные операционные системы, используемые в настоящее время. Начиная с 1960-х годов, её разработка продолжается и по сей день (хотя в разных проектах). Вскоре развитие UNIX(R) разделилось на два основных направления: семейства BSD и System III/V. Они взаимно влияли друг на друга, формируя общий стандарт UNIX(R). Среди вклада, возникшего в BSD, можно назвать виртуальную память, сетевой стек TCP/IP, FFS и многие другие. Ветка System V внесла свой вклад в примитивы межпроцессного взаимодействия SysV, копирование при записи и т. д. Самого UNIX(R) больше не существует, но его идеи были использованы многими другими операционными системами по всему миру, образовав так называемые UNIX(R)-подобные операционные системы. В наши дни наиболее влиятельными из них являются Linux(R), Solaris и, возможно (в некоторой степени), FreeBSD. Существуют корпоративные производные UNIX(R) (AIX, HP-UX и т. д.), но они всё больше мигрируют на упомянутые системы. Давайте подведём итог типичным характеристикам UNIX(R). + +[[tech-details]] +=== Технические детали + +Каждая запущенная программа представляет собой процесс, который отражает состояние вычислений. Выполняющийся процесс разделяется между пространством ядра и пользовательским пространством. Некоторые операции могут выполняться только из пространства ядра (например, работа с оборудованием), но процесс должен проводить большую часть своего времени в пользовательском пространстве. Ядро — это место, где происходит управление процессами, оборудованием и низкоуровневыми деталями. Ядро предоставляет стандартный унифицированный UNIX(R) API для пользовательского пространства. Наиболее важные из них рассмотрены ниже. + +[[kern-proc-comm]] +==== Обмен данными между ядром и пользовательским процессом + +Общий API UNIX(R) определяет системный вызов как способ передачи команд из пользовательского процесса ядру. Наиболее распространённая реализация использует либо прерывание, либо специализированную инструкцию (например, инструкции `SYSENTER`/`SYSCALL` для ia32). Системные вызовы определяются по номеру. Например, в FreeBSD системный вызов номер 85 — это man:swapon[2], а номер 132 — man:mkfifo[2]. Некоторые системные вызовы требуют параметров, которые передаются из пользовательского пространства в пространство ядра различными способами (зависит от реализации). Системные вызовы являются синхронными. + +Еще один возможный способ взаимодействия — использование _прерывания_. Прерывания происходят асинхронно после возникновения определенного события (деление на ноль, ошибка страницы и т.д.). Прерывание может быть прозрачным для процесса (ошибка страницы) или привести к реакции, например, отправке _сигнала_ (деление на ноль). + +[[proc-proc-comm]] +==== Обмен данными между процессами + +Существуют другие API (System V IPC, разделяемая память и т.д.), но наиболее важным API являются сигналы. Сигналы отправляются процессами или ядром и принимаются процессами. Некоторые сигналы могут быть проигнорированы или обработаны пользовательской процедурой, другие приводят к предопределённому действию, которое нельзя изменить или игнорировать. + +[[proc-mgmt]] +==== Управление процессами + +Процессы ядра обрабатываются первыми в системе (так называемый init). Каждый запущенный процесс может создать свою идентичную копию, используя системный вызов man:fork[2]. Были введены некоторые немного изменённые версии этого системного вызова, но базовая семантика остаётся той же. Каждый запущенный процесс может превратиться в другой процесс, используя системный вызов man:exec[3]. Были введены некоторые модификации этого системного вызова, но все они служат одной и той же базовой цели. Процессы завершают своё существование, вызывая системный вызов man:exit[2]. Каждый процесс идентифицируется уникальным номером, называемым PID. У каждого процесса есть определённый родитель (идентифицируемый его PID). + +[[thread-mgmt]] +==== Управление потоками + +Традиционный UNIX(R) не определяет никакого API или реализации для потоков, в то время как POSIX(R) определяет свой API для потоков, но реализация остается неопределенной. Традиционно существовало два способа реализации потоков: обработка их как отдельных процессов (потоки 1:1) или обертывание всей группы потоков в один процесс с управлением потоками в пользовательском пространстве (потоки 1:N). Сравнение основных особенностей каждого подхода: + +Потоки 1:1 + +- тяжеловесные потоки +- планирование не может быть изменено пользователем (частично смягчено + благодаря POSIX(R) API) ++ нет необходимости в обёртке системных вызовов ++ может использовать несколько процессоров + +Потоки 1:N + ++ легковесные потоки ++ планирование может быть легко изменено пользователем +- Системные вызовы должны быть обернуты +- не может использовать более одного CPU + +[[what-is-freebsd]] +=== Что такое FreeBSD? + +Проект FreeBSD — одна из старейших операционных систем с открытым исходным кодом, доступных для повседневного использования. Она является прямым потомком оригинальной UNIX(R), поэтому можно утверждать, что это настоящая UNIX(R), хотя проблемы с лицензированием не позволяют этого сделать. Начало проекта относится к началу 1990-х годов, когда группа пользователей BSD создала набор исправлений для операционной системы 386BSD. На основе этого набора возникла новая операционная система под названием FreeBSD, получившая своё имя благодаря либеральной лицензии. Другая группа создала операционную систему NetBSD с другими целями. Мы сосредоточимся на FreeBSD. + +FreeBSD — это современная операционная система на основе UNIX(R), обладающая всеми возможностями UNIX(R). Вытесняющая многозадачность, многопользовательские функции, сетевые возможности TCP/IP, защита памяти, поддержка симметричной многопроцессорности, виртуальная память с объединёнными VM и кэшем буфера — всё это присутствует. Одной из интересных и чрезвычайно полезных особенностей является возможность эмуляции других UNIX(R)-подобных операционных систем. По состоянию на декабрь 2006 года и разработку 7-CURRENT поддерживаются следующие функции эмуляции: + +* Совместимость FreeBSD/i386 на FreeBSD/amd64 +* FreeBSD/i386 эмуляция на FreeBSD/ia64 +* Эмуляция Linux(R) операционной системы Linux(R) на FreeBSD +* NDIS-эмуляция интерфейса сетевых драйверов Windows +* NetBSD-эмуляция операционной системы NetBSD +* Поддержка PECoff для исполняемых файлов FreeBSD в формате PECoff +* Эмуляция SVR4 System V revision 4 UNIX(R) + +Активно разрабатываемые эмуляции — это слой Linux(R) и различные слои FreeBSD-on-FreeBSD. Остальные в настоящее время не должны работать корректно или быть пригодными к использованию. + +[[freebsd-tech-details]] +==== Технические детали + +FreeBSD — это традиционный вариант UNIX(R) в смысле разделения выполнения процессов на две части: выполнение в пространстве ядра и выполнение в пространстве пользователя. Существует два типа входа процесса в ядро: системный вызов (syscall) и ловушка (trap). Возврат только один. В последующих разделах мы опишем три входа/выхода в/из ядра. Всё описание относится к архитектуре i386, так как Linuxulator существует только там, но концепция схожа на других архитектурах. Информация была взята из [1] и исходного кода. + +[[freebsd-sys-entries]] +===== Системные записи + +В FreeBSD существует абстракция, называемая загрузчиком классов исполнения, которая является прослойкой в системном вызове man:execve[2]. Она использует структуру `sysentvec`, описывающую ABI исполняемого файла. Эта структура содержит такие элементы, как таблицу преобразования errno, таблицу преобразования сигналов, различные функции для обработки системных вызовов (исправление стека, создание дампов памяти и т.д.). Каждый ABI, который ядро FreeBSD поддерживает, должен определять эту структуру, так как она используется в дальнейшем в коде обработки системных вызовов и в некоторых других местах. Системные вызовы обрабатываются обработчиками прерываний, где можно одновременно получить доступ как к пространству ядра, так и к пользовательскому пространству. + +[[freebsd-syscalls]] +===== Системные вызовы + +Системные вызовы в FreeBSD выполняются путем прерывания `0x80` с установленным в регистре `%eax` номером нужного системного вызова и аргументами, переданными через стек. + +Когда процесс вызывает прерывание `0x80`, срабатывает обработчик системного вызова `int0x80` (определённый в [.filename]#sys/i386/i386/exception.s#), который подготавливает аргументы (т.е. копирует их в стек) для вызова функции на языке C man:syscall[2] (определённой в [.filename]#sys/i386/i386/trap.c#), обрабатывающей переданный фрейм прерывания. Обработка включает подготовку системного вызова (в зависимости от записи `sysvec`), определение разрядности системного вызова (32-битный или 64-битный, что влияет на размер параметров), после чего параметры копируются, включая сам системный вызов. Затем выполняется фактическая функция системного вызова с обработкой кода возврата (особые случаи для ошибок `ERESTART` и `EJUSTRETURN`). В завершение планируется вызов `userret()`, возвращающий процесс в пользовательское пространство. Параметры для фактического обработчика системного вызова передаются в виде аргументов `struct thread *td`, `struct syscall args *`, где второй параметр является указателем на скопированную структуру параметров. + +[[freebsd-traps]] +===== Ловушки (trap) + +Обработка ловушек в FreeBSD аналогична обработке системных вызовов. При возникновении ловушки вызывается обработчик на ассемблере. Он выбирается между `alltraps`, `alltraps` с сохранением регистров или `calltrap` в зависимости от типа ловушки. Этот обработчик подготавливает аргументы для вызова функции на языке C `trap()` (определена в [.filename]#sys/i386/i386/trap.c#), которая затем обрабатывает произошедшую ловушку. После обработки она может отправить сигнал процессу и/или вернуться в пользовательское пространство с помощью `userret()`. + +[[freebsd-exits]] +===== Выходы + +Выход из ядра в пользовательское пространство происходит с использованием ассемблерной процедуры `doreti`, независимо от того, было ли ядро вызвано через ловушку или через системный вызов. Это восстанавливает состояние программы из стека и возвращает управление в пользовательское пространство. + +[[freebsd-unix-primitives]] +===== Примитивы UNIX(R) + +Операционная система FreeBSD придерживается традиционной схемы UNIX(R), где каждый процесс имеет уникальный идентификационный номер, так называемый _PID_ (Идентификатор Процесса). Номера PID выделяются либо линейно, либо случайным образом в диапазоне от `0` до `PID_MAX`. Распределение номеров PID осуществляется с помощью линейного поиска в пространстве PID. Каждый поток в процессе получает тот же номер PID в результате вызова man:getpid[2]. + +В настоящее время в FreeBSD существует два способа реализации потоков. Первый способ — это M:N потоки, за которым следует модель потоков 1:1. По умолчанию используется библиотека M:N (`libpthread`), но во время выполнения можно переключиться на потоки 1:1 (`libthr`). Планируется в ближайшее время перейти на библиотеку 1:1 по умолчанию. Хотя обе библиотеки используют одни и те же примитивы ядра, доступ к ним осуществляется через разные API. Библиотека M:N использует семейство системных вызовов `kse_*`, тогда как библиотека 1:1 использует семейство `thr_*`. Из-за этого отсутствует общая концепция идентификатора потока, разделяемая между ядром и пользовательским пространством. Конечно, обе библиотеки реализуют API идентификатора потока pthread. У каждого потока ядра (как описано в `struct thread`) есть идентификатор td tid, но он недоступен напрямую из пользовательского пространства и служит исключительно нуждам ядра. Он также используется в библиотеке потоков 1:1 в качестве идентификатора потока pthread, но обработка этого идентификатора внутренняя для библиотеки и не может быть использована напрямую. + +Как упоминалось ранее, в FreeBSD существуют две реализации потоков. Библиотека M:N разделяет работу между пространством ядра и пользовательским пространством. Поток — это сущность, которая планируется в ядре, но может представлять различное количество пользовательских потоков. M пользовательских потоков отображаются на N потоков ядра, что позволяет экономить ресурсы, сохраняя при этом возможность использовать преимущества многопроцессорного параллелизма. Дополнительную информацию о реализации можно получить из man-страницы или [1]. Библиотека 1:1 напрямую отображает пользовательский поток на поток ядра, что значительно упрощает схему. Ни одна из этих реализаций не включает механизм справедливости (такой механизм был реализован, но недавно удалён, поскольку вызывал серьёзное замедление и усложнял работу с кодом). + +[[what-is-linux]] +=== Что такое Linux(R) + +Linux(R) — это UNIX(R)-подобное ядро, изначально разработанное Линусом Торвальдсом, а сейчас развиваемое множеством программистов по всему миру. От своих скромных начал до сегодняшнего дня, при широкой поддержке таких компаний, как IBM или Google, Linux(R) ассоциируется с быстрым темпом разработки, полной поддержкой оборудования и моделью организации по принципу "доброжелательного диктатора". + +Разработка Linux(R) началась в 1991 году как любительский проект в Университете Хельсинки, Финляндия. С тех пор она приобрела все черты современной ОС, подобной UNIX(R): многопроцессорность, поддержка многопользовательского режима, виртуальная память, сетевое взаимодействие — в общем, всё необходимое. Также присутствуют высокоуровневые функции, такие как виртуализация и т. д. + +В 2006 году Linux(R), похоже, был наиболее широко используемой открытой операционной системой с поддержкой независимых поставщиков программного обеспечения, таких как Oracle, RealNetworks, Adobe и других. Большая часть коммерческого программного обеспечения, распространяемого для Linux(R), доступна только в бинарном виде, поэтому перекомпиляция для других операционных систем невозможна. + +Большая часть разработки Linux(R) происходит в системе контроля версий Git. Git — это распределённая система, поэтому нет централизованного источника кода Linux(R), но некоторые ветви считаются основными и официальными. Схема нумерации версий, используемая в Linux(R), состоит из четырёх чисел: A.B.C.D. В настоящее время разработка ведётся в ветке 2.6.C.D, где C обозначает мажорную версию, в которую добавляются или изменяются функции, а D — минорную версию, предназначенную только для исправления ошибок. + +Дополнительную информацию можно получить из [3]. + +[[linux-tech-details]] +==== Технические детали + +Linux(R) следует традиционной схеме UNIX(R), разделяя выполнение процесса на две части: ядро и пользовательское пространство. Ядро может быть вызвано двумя способами: через ловушку (trap) или через системный вызов. Возврат осуществляется только одним способом. Далее описание относится к Linux(R) 2.6 на архитектуре i386(TM). Эта информация взята из [2]. + +[[linux-syscalls]] +===== Системные вызовы + +Системные вызовы в Linux(R) выполняются (в пользовательском пространстве) с использованием макросов `syscallX`, где X заменяется числом, представляющим количество параметров данного системного вызова. Этот макрос преобразуется в код, который загружает регистр `%eax` номером системного вызова и выполняет прерывание `0x80`. После этого вызывается возврат из системного вызова, который преобразует отрицательные значения возврата в положительные значения `errno` и устанавливает `res` в `-1` в случае ошибки. При вызове прерывания `0x80` процесс переходит в ядро в обработчик ловушки системного вызова. Эта процедура сохраняет все регистры в стеке и вызывает выбранную точку входа системного вызова. Обратите внимание, что соглашение о вызовах Linux(R) предполагает передачу параметров системного вызова через регистры, как показано здесь: + +. параметр -> `%ebx` +. параметр -> `%ecx` +. параметр -> `%edx` +. параметр -> `%esi` +. параметр -> `%edi` +. параметр -> `%ebp` + +Существуют некоторые исключения из этого правила, где Linux(R) использует другие соглашения о вызовах (наиболее примечателен системный вызов `clone`). + +[[linux-traps]] +===== Ловушки (trap) + +Обработчики ловушек представлены в файле [.filename]#arch/i386/kernel/traps.c#, а большинство этих обработчиков находятся в [.filename]#arch/i386/kernel/entry.S#, где происходит обработка ловушек. + +[[linux-exits]] +===== Выходы + +Возврат из системного вызова обрабатывается функцией `syscall man:exit[3]`, которая проверяет, есть ли у процесса незавершённые задачи, затем проверяет, использовались ли селекторы, предоставленные пользователем. Если это произошло, применяется исправление стека, и, наконец, регистры восстанавливаются из стека, а процесс возвращается в пользовательское пространство. + +[[linux-unix-primitives]] +===== Примитивы UNIX(R) + +В версии 2.6 операционная система Linux(R) переопределила некоторые традиционные примитивы UNIX(R), в частности PID, TID и поток. PID определяется не как уникальный для каждого процесса, поэтому для некоторых процессов (потоков) man:getppid[2] возвращает одинаковое значение. Уникальная идентификация процесса обеспечивается TID. Это связано с тем, что _NPTL_ (New POSIX(R) Thread Library) определяет потоки как обычные процессы (так называемая модель 1:1). Создание нового процесса в Linux(R) 2.6 происходит с использованием системного вызова `clone` (варианты fork перереализованы с его использованием). Этот системный вызов clone определяет набор флагов, которые влияют на поведение процесса клонирования в отношении реализации потоков. Семантика немного размыта, так как нет единого флага, указывающего системному вызову создать поток. + +Реализованные флаги клонирования: + +* `CLONE_VM` - процессы разделяют общее адресное пространство +* `CLONE_FS` — совместно использовать umask, текущий рабочий каталог и пространство имён +* `CLONE_FILES` - совместно использовать открытые файлы +* `CLONE_SIGHAND` - разделять обработчики сигналов и заблокированные сигналы +* `CLONE_PARENT` - использовать один процесс к качестве родительского +* `CLONE_THREAD` — быть потоком (дальнейшие пояснения ниже) +* `CLONE_NEWNS` - новое пространство имен +* `CLONE_SYSVSEM` - совместное использование структур отмены SysV +* `CLONE_SETTLS` - настройка TLS по указанному адресу +* `CLONE_PARENT_SETTID` - установить TID в родителе +* `CLONE_CHILD_CLEARTID` - очистить TID в дочернем процессе +* `CLONE_CHILD_SETTID` - установить TID в дочернем процессе + +`CLONE_PARENT` устанавливает реального родителя в родителя вызывающего процесса. Это полезно для потоков, потому что если поток A создаёт поток B, мы хотим, чтобы поток B был привязан к родителю всей группы потоков. `CLONE_THREAD` делает то же самое, что `CLONE_PARENT`, `CLONE_VM` и `CLONE_SIGHAND`, перезаписывает PID, чтобы он совпадал с PID вызывающего процесса, устанавливает сигнал завершения в "нет" и входит в группу потоков. `CLONE_SETTLS` настраивает записи GDT для обработки TLS. Набор флагов `CLONE_*_*TID` устанавливает/сбрасывает предоставленный пользователем адрес в TID или 0. + +Как видно, `CLONE_THREAD` выполняет большую часть работы и не очень хорошо вписывается в схему. Первоначальный замысел неясен (даже для авторов, согласно комментариям в коде), но я думаю, изначально был один флаг для потоков, который затем был разделён на множество других флагов, но это разделение так и не было завершено. Также непонятно, для чего нужно это разделение, так как glibc не использует его, и только ручное использование clone позволяет программисту получить доступ к этим возможностям. + +Для непоточных программ PID и TID совпадают. Для поточных программ первый поток имеет одинаковые PID и TID, а каждый созданный поток разделяет тот же PID и получает уникальный TID (поскольку передается `CLONE_THREAD`), также родительский процесс общий для всех процессов, образующих эту поточную программу. + +Код, реализующий man:pthread_create[3] в NPTL, определяет флаги clone следующим образом: + +[.programlisting] +.... +int clone_flags = (CLONE_VM | CLONE_FS | CLONE_FILES | CLONE_SIGNAL + + | CLONE_SETTLS | CLONE_PARENT_SETTID + +| CLONE_CHILD_CLEARTID | CLONE_SYSVSEM +#if __ASSUME_NO_CLONE_DETACHED == 0 + +| CLONE_DETACHED +#endif + +| 0); +.... + +`CLONE_SIGNAL` определен как + +[.programlisting] +.... +#define CLONE_SIGNAL (CLONE_SIGHAND | CLONE_THREAD) +.... + +последний 0 означает, что сигнал не отправляется при завершении любого из потоков. + +[[what-is-emu]] +=== Что такое эмуляция + +Согласно словарному определению, эмуляция — это способность программы или устройства имитировать другую программу или устройство. Это достигается за счёт предоставления той же реакции на заданный стимул, что и у эмулируемого объекта. На практике в мире программного обеспечения в основном встречаются три типа эмуляции — программа, используемая для эмуляции машины (QEMU, различные эмуляторы игровых консолей и т.д.), программная эмуляция аппаратного обеспечения (эмуляторы OpenGL, эмуляция блоков плавающей запятой и т.д.) и эмуляция операционной системы (либо в ядре операционной системы, либо в виде программы пользовательского пространства). + +Эмуляция обычно используется в тех случаях, когда применение оригинального компонента невозможно или нецелесообразно. Например, может возникнуть необходимость использовать программу, разработанную для другой операционной системы. В такой ситуации на помощь приходит эмуляция. Иногда эмуляция — единственный возможный вариант, например, когда необходимое аппаратное устройство ещё не существует или уже не выпускается. Такое часто происходит при переносе операционной системы на новую (ещё не существующую) платформу. Иногда эмуляция просто экономически выгоднее. + +С точки зрения реализации, существует два основных подхода к эмуляции. Вы можете либо эмулировать всё целиком — принимать возможные входные данные исходного объекта, поддерживать внутреннее состояние и выдавать корректные выходные данные на основе состояния и/или входных данных. Такой вид эмуляции не требует каких-либо специальных условий и, в принципе, может быть реализован где угодно для любого устройства/программы. Недостаток в том, что реализация такой эмуляции довольно сложна, трудоёмка и подвержена ошибкам. В некоторых случаях можно использовать более простой подход. Представьте, что вы хотите эмулировать принтер, печатающий слева направо, на принтере, который печатает справа налево. Очевидно, что нет необходимости в сложном слое эмуляции — достаточно просто перевернуть печатаемый текст. Иногда эмулирующая среда очень похожа на эмулируемую, и тогда достаточно тонкого слоя преобразования для обеспечения полностью рабочей эмуляции! Как видите, такой подход гораздо менее требователен к реализации, а значит, менее трудоёмок и подвержен ошибкам, чем предыдущий. Однако необходимое условие — две среды должны быть достаточно схожи. Третий подход сочетает в себе два предыдущих. Чаще всего объекты не предоставляют одинаковые возможности, поэтому в случае эмуляции более мощного объекта на менее мощном приходится эмулировать отсутствующие функции с помощью полной эмуляции, описанной выше. + +Эта магистерская диссертация посвящена эмуляции UNIX(R) на UNIX(R), что является именно тем случаем, когда достаточно тонкого слоя трансляции для обеспечения полной эмуляции. API UNIX(R) состоит из набора системных вызовов, которые обычно самодостаточны и не влияют на глобальное состояние ядра. + +Существует несколько системных вызовов, которые влияют на внутреннее состояние, но это можно решить, предоставив некоторые структуры, поддерживающие дополнительное состояние. + +Эмуляция не бывает идеальной, и в эмуляторах часто чего-то не хватает, но обычно это не вызывает серьёзных проблем. Представьте эмулятор игровой приставки, который эмулирует всё, кроме звука. Без сомнения, игры остаются играбельными, и эмулятором можно пользоваться. Возможно, это не так комфортно, как оригинальная приставка, но это приемлемый компромисс между ценой и удобством. + +То же самое касается UNIX(R) API. Большинство программ могут работать с очень ограниченным набором системных вызовов. Эти вызовы, как правило, являются самыми старыми (man:read[2]/man:write[2], семейство man:fork[2], обработка man:signal[3], man:exit[3], API man:socket[2]), поэтому их легко эмулировать, поскольку их семантика одинакова во всех современных UNIX(R)-подобных системах. + +[[freebsd-emulation]] +== Эмуляция + +=== Как работает эмуляция в FreeBSD + +Как упоминалось ранее, FreeBSD поддерживает выполнение бинарных файлов из нескольких других UNIX(R)-подобных систем. Это возможно благодаря наличию в FreeBSD абстракции, называемой загрузчик классов исполнения. Он интегрируется в системный вызов man:execve[2], поэтому когда man:execve[2] собирается выполнить бинарный файл, он анализирует его тип. + +В FreeBSD существуют два основных типа исполняемых файлов. Текстовые скрипты, подобные shell-скриптам, которые идентифицируются по первым двум символам `#!`, и обычные (как правило, _ELF_) бинарные файлы, представляющие собой скомпилированные исполняемые объекты. Подавляющее большинство (можно сказать, все) исполняемых файлов в FreeBSD относятся к типу ELF. Файлы ELF содержат заголовок, который определяет ABI операционной системы для данного ELF-файла. Считывая эту информацию, операционная система может точно определить, к какому типу относится данный исполняемый файл. + +Каждый ABI ОС должен быть зарегистрирован в ядре FreeBSD. Это относится и к родному ABI ОС FreeBSD. Таким образом, когда man:execve[2] выполняет двоичный файл, он перебирает список зарегистрированных API, и когда находит подходящий, начинает использовать информацию, содержащуюся в описании ABI ОС (его таблицу системных вызовов, таблицу преобразования `errno` и т.д.). Таким образом, каждый раз, когда процесс вызывает системный вызов, он использует свой собственный набор системных вызовов вместо какого-либо глобального. Это обеспечивает очень элегантный и простой способ поддержки выполнения различных двоичных форматов. + +Природа эмуляции различных ОС (а также некоторых других подсистем) привела разработчиков к внедрению механизма обработчиков событий. В ядре существует множество мест, где вызывается список обработчиков событий. Каждая подсистема может зарегистрировать обработчик событий, и они вызываются соответствующим образом. Например, при завершении процесса вызывается обработчик, который может выполнить необходимую очистку для подсистемы. + +Те простые средства предоставляют практически всё необходимое для инфраструктуры эмуляции, и, по сути, это единственное, что требуется для реализации слоя эмуляции Linux(R). + +[[freebsd-common-primitives]] +=== Общие примитивы в ядре FreeBSD + +Для работы слоев эмуляции требуется некоторая поддержка со стороны операционной системы. Я расскажу о некоторых поддерживаемых примитивах в операционной системе FreeBSD. + +[[freebsd-locking-primitives]] +==== Примитивы синхронизации + +Добавил: `{attilio}` + +Примитивы синхронизации FreeBSD основаны на идее предоставления достаточно большого количества различных примитивов таким образом, чтобы для каждой конкретной подходящей ситуации можно было использовать наилучший. + +На высоком уровне можно выделить три вида примитивов синхронизации в ядре FreeBSD: + +* атомарные операции и барьеры памяти +* блокировки +* барьеры планирования + +Ниже приведены описания для 3 семейств. Для каждой блокировки рекомендуется ознакомиться с соответствующей справочной страницей (где это возможно), чтобы получить более подробные объяснения. + +[[freebsd-atomic-op]] +===== Атомарные операции и барьеры памяти + +Атомарные операции реализуются через набор функций, выполняющих простые арифметические действия над операндами в памяти атомарным образом по отношению к внешним событиям (прерываниям, вытеснению и т. д.). Атомарные операции могут гарантировать атомарность только для небольших типов данных (порядка величины типа `.long` в архитектуре C), поэтому их следует редко использовать напрямую в конечном коде, разве что для очень простых операций (например, установки флага в битовой карте). На самом деле довольно просто и часто можно допустить семантическую ошибку, полагаясь только на атомарные операции (обычно называемые lock-less). Ядро FreeBSD предоставляет способ выполнения атомарных операций в сочетании с барьерами памяти. Барьеры памяти гарантируют, что атомарная операция произойдет в определенном порядке относительно других обращений к памяти. Например, если нам нужно, чтобы атомарная операция выполнилась только после завершения всех ожидающих операций записи (с точки зрения переупорядочивания буферов инструкций), нам необходимо явно использовать барьер памяти вместе с этой атомарной операцией. Таким образом, легко понять, почему барьеры памяти играют ключевую роль в построении высокоуровневых блокировок (таких как refcounts, мьютексы и т. д.). Для подробного объяснения атомарных операций обратитесь к man:atomic[9]. Однако важно отметить, что атомарные операции (и барьеры памяти тоже) в идеале должны использоваться только для построения фронтенд-блокировок (например, мьютексов). + +[[freebsd-refcounts]] +===== Счетчики ссылок (refcount) + +Счетчики ссылок (refcounts) — это интерфейсы для работы с подсчетом ссылок. Они реализованы с использованием атомарных операций и предназначены для случаев, когда счетчик ссылок — это единственное, что требует защиты, поэтому даже такие механизмы, как спин-мьютекс, не рекомендуются. Использование интерфейса refcount для структур, где уже применяется мьютекс, часто является ошибкой, так как, вероятно, следует защитить счетчик ссылок в рамках уже существующих защищенных участков кода. В настоящее время man-страница, посвященная refcount, отсутствует; для обзора существующего API обратитесь к [.filename]#sys/refcount.h#. + +[[freebsd-locks]] +===== Блокировки + +Ядро FreeBSD имеет множество классов блокировок. Каждая блокировка определяется некоторыми уникальными свойствами, но, вероятно, наиболее важным является событие, связанное с конкурирующими владельцами (или, другими словами, поведение потоков, неспособных захватить блокировку). Схема блокировок FreeBSD предлагает три различных поведения для конкурирующих потоков: + +. вращающиеся +. блокирующие +. спящие + +[NOTE] +==== +номера приведены не случайно +==== + +[[freebsd-spinlocks]] +===== Вращающиеся блокировки + +Спин-блокировки позволяют ожидающим потокам продолжать работу (вращаться), пока они не смогут захватить блокировку. Важным аспектом является ситуация, когда поток соревнуется за спин-блокировку и не вытесняется. Поскольку ядро FreeBSD является вытесняющим, это подвергает спин-блокировки риску взаимоблокировок, которые можно устранить только отключением прерываний на время их удержания. По этой и другим причинам (таким как отсутствие поддержки распространения приоритетов, неэффективность схем балансировки нагрузки между CPU и т.д.), спин-блокировки предназначены для защиты очень небольших участков кода или, в идеале, не должны использоваться вовсе, если это не требуется явно (об этом далее). + +[[freebsd-blocking]] +===== Блокирующие + +Блокирующие блокировки позволяют ожидающим потокам быть выгруженными и заблокированными до тех пор, пока владелец блокировки не освободит её и не разбудит один или несколько конкурентов. Чтобы избежать проблем с голоданием, блокирующие блокировки передают приоритет от ожидающих к владельцу. Блокирующие блокировки должны быть реализованы через интерфейс турникета и предназначены для наиболее частого использования в ядре, если нет особых условий. + +[[freebsd-sleeping]] +===== Спящие + +Спящие блокировки (с ожиданием) позволяют ожидающим потокам быть вытесненными и заснуть до тех пор, пока держатель блокировки не освободит её и не разбудит один или несколько ожидающих. Поскольку блокировки с ожиданием предназначены для защиты больших участков кода и обработки асинхронных событий, они не поддерживают распространение приоритетов. Они должны быть реализованы через интерфейс man:sleepqueue[9]. + +Порядок захвата блокировок очень важен, не только из-за возможности взаимоблокировки при обратном порядке захвата, но и потому, что захват блокировок должен следовать определённым правилам, связанным с их природой. Если взглянуть на таблицу выше, практическое правило заключается в том, что если поток удерживает блокировку уровня n (где уровень — это число, указанное рядом с типом блокировки), ему запрещено захватывать блокировки более высоких уровней, так как это нарушит заданную семантику пути. Например, если поток удерживает блокирующую блокировку (уровень 2), ему разрешено захватывать спин-блокировку (уровень 1), но не спящую блокировку (уровень 3), поскольку блокирующие блокировки предназначены для защиты более коротких путей, чем спящие блокировки (однако эти правила не касаются атомарных операций или барьеров планирования). + +Вот список блокировок с соответствующими типами поведения: + +* spin mutex – вращающийся режим – man:mutex[9] +* sleep mutex – блокирующий режим – man:mutex[9] +* pool mutex – блокирующий режим – man:mtx[pool] +* Семейство функций sleep – спящий режим – man:sleep[9] pause tsleep msleep msleep_spin msleep_rw msleep_sx +* condvar – спящий режим – man:condvar[9] +* rwlock – блокирующий режим – man:rwlock[9] +* sxlock – спящий режим – man:sx[9] +* lockmgr – спящий режим – man:lockmgr[9] +* семафоры – спящий режим – man:sema[9] + +Среди этих блокировок только мьютексы, sxlock, rwlock и lockmgr предназначены для обработки рекурсии, но в настоящее время рекурсия поддерживается только мьютексами и lockmgr. + +[[freebsd-scheduling]] +===== Барьеры планирования + +Барьеры планирования предназначены для управления планированием потоков. Они в основном состоят из трех различных заглушек: + +* критические секции (и вытеснение) +* sched_bind +* sched_pin + +Как правило, их следует использовать только в определённом контексте, и даже если они часто могут заменять блокировки, их следует избегать, поскольку они не позволяют диагностировать простые потенциальные проблемы с помощью инструментов отладки блокировок (например, man:witness[4]). + +[[freebsd-critical]] +===== Критические секции + +В ядре FreeBSD была реализована вытесняющая многозадачность в основном для работы с потоками обработки прерываний. Фактически, чтобы избежать высокой задержки прерываний, потоки с приоритетом разделения времени могут быть вытеснены потоками обработки прерываний (таким образом, им не нужно ждать планирования, как это предусмотрено в обычном случае). Однако вытеснение также вводит новые точки гонки, которые необходимо обрабатывать. Часто для борьбы с вытеснением проще всего полностью отключить его. Критическая секция определяет участок кода (ограниченный парой функций man:critical_enter[9] и man:critical_exit[9]), где гарантируется отсутствие вытеснения (пока защищённый код не будет полностью выполнен). Это часто может эффективно заменить блокировку, но должно использоваться осторожно, чтобы не потерять все преимущества, которые даёт вытеснение. + +[[freebsd-schedpin]] +===== sched_pin/sched_unpin + +Еще один способ работы с вытеснением — это интерфейс `sched_pin()`. Если участок кода заключен между функциями `sched_pin()` и `sched_unpin()`, гарантируется, что соответствующий поток, даже если он может быть вытеснен, всегда будет выполняться на том же CPU. Закрепление очень эффективно в частном случае, когда нам необходимо обращаться к данным, привязанным к определенным CPU, и мы предполагаем, что другие потоки не изменят эти данные. Последнее условие делает критическую секцию избыточно строгим условием для нашего кода. + +[[freebsd-schedbind]] +===== sched_bind/sched_unbind + +`sched_bind` — это API, используемый для привязки потока к определённому CPU на всё время выполнения кода, пока вызов функции `sched_unbind` не отменит эту привязку. Эта функция играет ключевую роль в ситуациях, когда нельзя доверять текущему состоянию CPU (например, на самых ранних этапах загрузки), так как требуется избежать миграции потока на неактивные CPU. Поскольку `sched_bind` и `sched_unbind` работают с внутренними структурами планировщика, их использование должно быть заключено в захват/освобождение `sched_lock`. + +[[freebsd-proc]] +==== Структура proc + +Различные уровни эмуляции иногда требуют дополнительных данных для каждого процесса. Можно управлять отдельными структурами (списком, деревом и т.д.), содержащими эти данные для каждого процесса, но это может быть медленно и потреблять много памяти. Чтобы решить эту проблему, структура `proc` в FreeBSD содержит `p_emuldata` — указатель типа void на данные, специфичные для уровня эмуляции. Эта запись `proc` защищена мьютексом proc. + +Структура `proc` в FreeBSD содержит элемент `p_sysent`, который идентифицирует, под какой ABI работает данный процесс. Фактически, это указатель на упомянутый выше `sysentvec`. Таким образом, сравнивая этот указатель с адресом, по которому хранится структура `sysentvec` для данной ABI, мы можем эффективно определить, принадлежит ли процесс нашему эмуляционному слою. Код обычно выглядит следующим образом: + +[.programlisting] +.... +if (__predict_true(p->p_sysent != &elf_Linux(R)_sysvec)) + return; +.... + +Как видите, мы эффективно используем модификатор `__predict_true`, чтобы свести наиболее распространённый случай (процесс FreeBSD) к простой операции возврата, сохраняя высокую производительность. Этот код следует преобразовать в макрос, поскольку в настоящее время он не очень гибкий, например, мы не поддерживаем эмуляцию Linux(R)64, а также процессы Linux(R) в формате A.OUT на архитектуре i386. + +[[freebsd-vfs]] +==== VFS + +Подсистема VFS в FreeBSD очень сложна, но слой эмуляции Linux(R) использует лишь небольшую её часть через чётко определённый API. Она может работать как с vnode, так и с файловыми дескрипторами. Vnode представляет собой виртуальный vnode, то есть представление узла в VFS. Другое представление — это файловый дескриптор, который представляет открытый файл с точки зрения процесса. Файловый дескриптор может представлять сокет или обычный файл. Файловый дескриптор содержит указатель на свой vnode. Более одного файлового дескриптора могут указывать на один и тот же vnode. + +[[freebsd-namei]] +===== namei + +Функция man:namei[9] является центральной точкой входа для поиска и преобразования путей. Она проходит по пути шаг за шагом от начальной до конечной точки, используя функцию поиска, которая является внутренней для VFS. Системный вызов man:namei[9] может обрабатывать символьные ссылки, абсолютные и относительные пути. Когда путь ищется с помощью man:namei[9], он заносится в кэш имён. Это поведение можно отключить. Данная функция используется повсеместно в ядре, и её производительность крайне важна. + +[[freebsd-vn]] +===== vn_fullpath + +Функция man:vn_fullpath[9] предпринимает максимальные усилия для обхода кэша имён VFS и возвращает путь для заданного (заблокированного) vnode. Этот процесс ненадёжен, но в большинстве типичных случаев работает корректно. Ненадёжность обусловлена тем, что функция опирается на кэш VFS (она не обходит структуры на носителе), не работает с жёсткими ссылками и т.д. Данная процедура используется в нескольких местах Linuxulator. + +[[freebsd-vnode]] +===== Операции с vnode + +* `fgetvp` - по заданным потоку и номеру файлового дескриптора возвращает связанный vnode +* man:vn_lock[9] - блокирует vnode +* `vn_unlock` - разблокирует vnode +* man:VOP_READDIR[9] - читает каталог, на который ссылается vnode +* man:VOP_GETATTR[9] - получает атрибуты файла или каталога, на который ссылается vnode +* man:VOP_LOOKUP[9] - выполняет поиск пути к заданному каталогу +* man:VOP_OPEN[9] - открывает файл, на который ссылается vnode +* man:VOP_CLOSE[9] - закрывает файл, на который ссылается vnode +* man:vput[9] - уменьшает счетчик использования для vnode и разблокирует его +* man:vrele[9] - уменьшает счетчик использования для vnode +* man:vref[9] - увеличивает счетчик использования для vnode + +[[freebsd-file-handler]] +===== Операции обработчика файлов (handler) + +* `fget` - для заданного потока и номера файлового дескриптора возвращает связанный обработчик файла и делает на него ссылку +* `fdrop` - освобождает ссылку на обработчик файлов +* `fhold` - ссылается на обработчик файла + +[[md]] +== Слой эмуляции Linux(R) - машинно-зависимая часть + +В этом разделе рассматривается реализация слоя эмуляции Linux(R) в операционной системе FreeBSD. Сначала описывается машинно-зависимая часть, рассказывающая о том, как и где реализовано взаимодействие между пользовательским пространством и ядром. Рассматриваются системные вызовы, сигналы, ptrace, ловушки и исправление стека. Эта часть посвящена архитектуре i386, но написана в общем виде, поэтому другие архитектуры не должны сильно отличаться. Следующая часть — машинно-независимая часть Linuxulator. Этот раздел охватывает только i386 и обработку ELF. A.OUT устарел и не поддерживается. + +[[syscall-handling]] +=== Обработка системных вызовов + +Обработка системных вызовов в основном реализована в файле [.filename]#linux_sysvec.c#, который покрывает большинство процедур, указанных в структуре `sysentvec`. Когда процесс Linux(R), выполняющийся на FreeBSD, делает системный вызов, общая процедура обработки системных вызовов вызывает linux prepsyscall для ABI Linux(R). + +[[linux-prepsyscall]] +==== Linux(R) prepsyscall + +Linux(R) передает аргументы системных вызовов через регистры (поэтому на i386 ограничено 6 параметрами), тогда как FreeBSD использует стек. Подпрограмма Linux(R) `prepsyscall` должна копировать параметры из регистров в стек. Порядок регистров следующий: `%ebx`, `%ecx`, `%edx`, `%esi`, `%edi`, `%ebp`. Однако это верно только для _большинства_ системных вызовов. Некоторые (особенно `clone`) используют другой порядок, но это, к счастью, легко исправить, добавив фиктивный параметр в прототип `linux_clone`. + +[[syscall-writing]] +==== Как писать системные вызовы + +Каждый системный вызов, реализованный в Linuxulator, должен иметь свой прототип с различными флагами в [.filename]#syscalls.master#. Формат файла следующий: + +[.programlisting] +.... +... + AUE_FORK STD { int linux_fork(void); } +... + AUE_CLOSE NOPROTO { int close(int fd); } +... +.... + +Первый столбец представляет номер системного вызова. Второй столбец предназначен для поддержки аудита. Третий столбец обозначает тип системного вызова. Он может быть `STD`, `OBSOL`, `NOPROTO` или `UNIMPL`. `STD` — это стандартный системный вызов с полным прототипом и реализацией. `OBSOL` означает устаревший вызов и определяет только прототип. `NOPROTO` означает, что системный вызов реализован в другом месте, поэтому не требует добавления префикса ABI и т.д. `UNIMPL` означает, что системный вызов будет заменён на `nosys` (системный вызов, который просто выводит сообщение о том, что вызов не реализован, и возвращает `ENOSYS`). + +Из файла [.filename]#syscalls.master# скрипт генерирует три файла: [.filename]#linux_syscall.h#, [.filename]#linux_proto.h# и [.filename]#linux_sysent.c#. Файл [.filename]#linux_syscall.h# содержит определения имен системных вызовов и их числовых значений, например: + +[.programlisting] +.... +... +#define LINUX_SYS_linux_fork 2 +... +#define LINUX_SYS_close 6 +... +.... + +[.filename]#linux_proto.h# содержит определения структур аргументов для каждого системного вызова, например: + +[.programlisting] +.... +struct linux_fork_args { + register_t dummy; +}; +.... + +И, наконец, [.filename]#linux_sysent.c# содержит структуру, описывающую таблицу системных вызовов, используемую для фактической диспетчеризации системного вызова, например: + +[.programlisting] +.... +{ 0, (sy_call_t *)linux_fork, AUE_FORK, NULL, 0, 0 }, /* 2 = linux_fork */ +{ AS(close_args), (sy_call_t *)close, AUE_CLOSE, NULL, 0, 0 }, /* 6 = close */ +.... + +Как видно, `linux_fork` реализован в самом Linuxulator, поэтому определение имеет тип `STD` и не имеет аргументов, что демонстрируется структурой-заглушкой. С другой стороны, `close` — это просто псевдоним для настоящего FreeBSD man:close[2], поэтому у него нет связанной структуры аргументов Linux, и в системной таблице вызовов он не имеет префикса linux, так как вызывает настоящий man:close[2] в ядре. + +[[dummy-syscalls]] +==== Нереализованные системные вызовы + +Слой эмуляции Linux(R) не является полным, так как некоторые системные вызовы реализованы неправильно, а некоторые не реализованы вовсе. В слое эмуляции используется механизм для пометки нереализованных системных вызовов с помощью макроса `DUMMY`. Эти заглушки находятся в файле [.filename]#linux_dummy.c# в форме `DUMMY(syscall);`, которые затем преобразуются в различные вспомогательные файлы системных вызовов, а их реализация сводится к выводу сообщения о том, что данный системный вызов не реализован. Прототип `UNIMPL` не используется, потому что мы хотим иметь возможность идентифицировать имя вызванного системного вызова, чтобы понимать, какие системные вызовы более важны для реализации. + +[[signal-handling]] +=== Обработка сигналов + +Обработка сигналов обычно выполняется в ядре FreeBSD для всех вариантов бинарной совместимости с помощью вызова уровня, зависящего от совместимости. Слой совместимости Linux(R) определяет для этой цели процедуру `linux_sendsig`. + +[[linux-sendsig]] +==== Linux(R) sendsig + +Эта процедура сначала проверяет, установлен ли сигнал с флагом `SA_SIGINFO`, в таком случае она вызывает процедуру `linux_rt_sendsig` вместо текущей. Далее она выделяет (или повторно использует уже существующий) контекст обработчика сигнала, затем формирует список аргументов для обработчика сигнала. Она преобразует номер сигнала на основе таблицы преобразования сигналов, назначает обработчик, преобразует sigset. Затем она сохраняет контекст для процедуры `sigreturn` (различные регистры, преобразованный номер trap и маску сигналов). Наконец, она копирует контекст сигнала в пользовательское пространство и подготавливает контекст для фактического выполнения обработчика сигнала. + +[[linux-rt-sendsig]] +==== linux_rt_sendsig + +Эта процедура аналогична `linux_sendsig`, только подготовка контекста сигнала отличается. Она добавляет `siginfo`, `ucontext` и некоторые части POSIX(R). Стоит рассмотреть возможность объединения этих двух функций с выгодой в виде меньшего дублирования кода и, возможно, даже более быстрого выполнения. + +[[linux-sigreturn]] +==== linux_sigreturn + +Этот системный вызов используется для возврата из обработчика сигнала. Он выполняет некоторые проверки безопасности и восстанавливает исходный контекст процесса. Также он разблокирует сигнал в маске сигналов процесса. + +[[ptrace]] +=== Ptrace + +Многие производные UNIX(R) реализуют системный вызов man:ptrace[2] для обеспечения различных функций отслеживания и отладки. Этот механизм позволяет трассирующему процессу получать различную информацию о трассируемом процессе, такую как дампы регистров, любую память из адресного пространства процесса и т.д., а также трассировать процесс, например, пошагово выполнять инструкции или между системными вызовами (сисколлами и ловушками). man:ptrace[2] также позволяет устанавливать различную информацию в трассируемом процессе (регистры и т.д.). man:ptrace[2] является стандартом для UNIX(R), реализованным в большинстве UNIX(R)-систем по всему миру. + +Эмуляция Linux(R) в FreeBSD реализует механизм man:ptrace[2] в файле [.filename]#linux_ptrace.c#. Функции для преобразования регистров между Linux(R) и FreeBSD и фактический системный вызов эмуляции man:ptrace[2]. Системный вызов представляет собой длинный блок switch, который реализует свой аналог в FreeBSD для каждой команды man:ptrace[2]. Команды man:ptrace[2] в основном одинаковы между Linux(R) и FreeBSD, поэтому обычно требуется лишь небольшая модификация. Например, `PT_GETREGS` в Linux(R) работает с непосредственными данными, в то время как FreeBSD использует указатель на данные, поэтому после выполнения (нативного) системного вызова man:ptrace[2] необходимо выполнить copyout для сохранения семантики Linux(R). + +Реализация man:ptrace[2] в Linuxulator имеет известные недостатки. Наблюдались паники при использовании `strace` (который является потребителем man:ptrace[2]) в среде Linuxulator. Также `PT_SYSCALL` не реализован. + +[[traps]] +=== Ловушки (trap) + +Всякий раз, когда процесс Linux(R), выполняющийся в слое эмуляции, вызывает прерывание (trap), само прерывание обрабатывается прозрачно, за исключением преобразования прерывания. Linux(R) и FreeBSD расходятся во мнениях относительно того, что является прерыванием, поэтому этот вопрос решается здесь. Код на самом деле очень короткий: + +[.programlisting] +.... +static int +translate_traps(int signal, int trap_code) +{ + + if (signal != SIGBUS) + return signal; + + switch (trap_code) { + + case T_PROTFLT: + case T_TSSFLT: + case T_DOUBLEFLT: + case T_PAGEFLT: + return SIGSEGV; + + default: + return signal; + } +} +.... + +[[stack-fixup]] +=== Исправление стека + +Динамический редактор связей RTLD ожидает так называемые AUX-теги на стеке во время выполнения `execve`, поэтому необходимо выполнить исправление, чтобы это обеспечить. Конечно, каждая система RTLD отличается, поэтому уровень эмуляции должен предоставлять собственную процедуру исправления стека. Linuxulator делает именно это. Функция `elf_linux_fixup` просто копирует AUX-теги на стек и корректирует стек пользовательского процесса, чтобы он указывал сразу после этих тегов. Таким образом, RTLD работает умным способом. + +[[aout-support]] +=== Поддержка A.OUT + +Эмуляционный слой Linux(R) на i386 также поддерживает бинарные файлы Linux(R) в формате A.OUT. Почти всё, что описано в предыдущих разделах, должно быть реализовано для поддержки A.OUT (кроме перевода ловушек и отправки сигналов). Поддержка бинарных файлов A.OUT больше не поддерживается, в частности, эмуляция 2.6 с ними не работает, но это не вызывает никаких проблем, так как linux-base в портах, вероятно, вообще не поддерживает бинарные файлы A.OUT. Эта поддержка, скорее всего, будет удалена в будущем. Большая часть кода, необходимого для загрузки бинарных файлов Linux(R) A.OUT, находится в файле [.filename]#imgact_linux.c#. + +[[mi]] +== Слой эмуляции Linux(R) - машино-независимая часть + +В этом разделе рассматривается машинно-независимая часть Linuxulator. Он охватывает инфраструктуру эмуляции, необходимую для эмуляции Linux(R) 2.6, реализацию thread local storage (TLS) (на i386) и фьютексы. Затем мы кратко обсуждаем некоторые системные вызовы. + +[[nptl-desc]] +=== Описание NPTL + +Одним из основных направлений прогресса в разработке Linux(R) 2.6 стала поддержка потоков. До версии 2.6 поддержка потоков в Linux(R) реализовывалась в библиотеке linuxthreads. Эта библиотека представляла собой частичную реализацию потоков POSIX(R). Потоки создавались как отдельные процессы с использованием системного вызова `clone`, что позволяло им разделять адресное пространство (и другие ресурсы). Основными недостатками такого подхода были разные PID для каждого потока, некорректная обработка сигналов (с точки зрения pthreads) и т.д. Кроме того, производительность оставляла желать лучшего (использование сигналов `SIGUSR` для синхронизации потоков, потребление ресурсов ядра и т.п.), поэтому для решения этих проблем была разработана новая система потоков под названием NPTL. + +Библиотека NPTL была сосредоточена на двух вещах, но появилась третья, поэтому её обычно считают частью NPTL. Этими двумя вещами были встраивание потоков в структуру процесса и фьютекс. Дополнительной третьей вещью стал TLS, который не требуется напрямую NPTL, но вся пользовательская библиотека NPTL зависит от него. Эти улучшения привели к значительному росту производительности и соответствию стандартам. В настоящее время NPTL является стандартной библиотекой потоков в системах Linux(R). + +Реализация Linuxulator в FreeBSD подходит к NPTL в трёх основных направлениях: TLS, фьютекс и изменение PID, что предназначено для эмуляции потоков Linux(R). В следующих разделах описывается каждое из этих направлений. + +[[linux26-emu]] +=== Инфраструктура эмуляции Linux(R) 2.6 + +Эти разделы посвящены тому, как управляются потоки Linux(R) и как мы моделируем это в FreeBSD. + +[[linux26-runtime]] +==== Определение эмуляции 2.6 во время выполнения + +Слой эмуляции Linux(R) в FreeBSD поддерживает динамическую настройку эмулируемой версии. Это выполняется с помощью man:sysctl[8], а именно `compat.linux.osrelease`. Установка этого man:sysctl[8] влияет на поведение слоя эмуляции во время выполнения. При установке значения 2.6.x устанавливается переменная `linux_use_linux26`, а при установке другого значения она остаётся сброшенной. Эта переменная (а также аналогичные переменные для каждой клетки) определяет, используется ли в коде инфраструктура 2.6 (в основном, преобразование PID). Настройка версии применяется глобально для всей системы и влияет на все процессы Linux(R). Не следует изменять man:sysctl[8] во время выполнения любого бинарного файла Linux(R), так как это может привести к проблемам. + +[[linux-proc-thread]] +==== Идентификаторы процессов и потоков Linux(R) + +Семантика потоков в Linux(R) немного запутанная и использует совершенно другую терминологию по сравнению с FreeBSD. Процесс в Linux(R) состоит из `struct task`, включающей два поля идентификаторов — PID и TGID. PID — это _не_ идентификатор процесса, а идентификатор потока. TGID идентифицирует группу потоков, другими словами, процесс. Для однопоточного процесса PID равен TGID. + +Поток в NPTL — это обычный процесс, у которого TGID не равен PID и есть групповой лидер, отличный от него самого (и, конечно, общая виртуальная память и т.д.). Все остальное происходит так же, как и с обычным процессом. Нет разделения общего состояния на внешнюю структуру, как в FreeBSD. Это создает некоторое дублирование информации и возможную несогласованность данных. Ядро Linux(R), похоже, использует информацию о задаче -> группе в одних местах и информацию о задаче в других, что не очень последовательно и выглядит небезопасно с точки зрения возможных ошибок. + +Каждый поток NPTL создается вызовом системного вызова `clone` с определенным набором флагов (подробнее в следующем подразделе). NPTL реализует строгую модель потоков 1:1. + +В FreeBSD мы эмулируем потоки NPTL с помощью обычных процессов FreeBSD, которые разделяют виртуальную память и т.д., а гимнастика с PID просто имитируется в специфической для эмуляции структуре, прикреплённой к процессу. Структура, прикреплённая к процессу, выглядит следующим образом: + +[.programlisting] +.... +struct linux_emuldata { + pid_t pid; + + int *child_set_tid; /* in clone(): Child.s TID to set on clone */ + int *child_clear_tid;/* in clone(): Child.s TID to clear on exit */ + + struct linux_emuldata_shared *shared; + + int pdeath_signal; /* parent death signal */ + + LIST_ENTRY(linux_emuldata) threads; /* list of linux threads */ +}; +.... + +PID используется для идентификации процесса FreeBSD, к которому присоединена эта структура. `child_se_tid` и `child_clear_tid` используются для копирования адреса TID при завершении и создании процесса. Указатель `shared` указывает на структуру, разделяемую между потоками. Переменная `pdeath_signal` определяет сигнал завершения родительского процесса, а указатель `threads` используется для связывания этой структуры со списком потоков. Структура `linux_emuldata_shared` выглядит следующим образом: + +[.programlisting] +.... +struct linux_emuldata_shared { + + int refs; + + pid_t group_pid; + + LIST_HEAD(, linux_emuldata) threads; /* head of list of linux threads */ +}; +.... + +`refs` — это счётчик ссылок, используемый для определения момента, когда можно освободить структуру, чтобы избежать утечек памяти. `group_pid` служит для идентификации PID (= TGID) всего процесса (= группы потоков). Указатель `threads` является головой списка потоков в процессе. + +Структуру `linux_emuldata` можно получить из процесса с помощью `em_find`. Прототип функции выглядит следующим образом: + +[.programlisting] +.... +struct linux_emuldata *em_find(struct proc *, int locked); +.... + +Здесь `proc` — это процесс, из которого мы хотим получить структуру `emuldata`, а параметр `locked` определяет, нужно ли блокировать. Допустимые значения — `EMUL_DOLOCK` и `EMUL_DOUNLOCK`. Подробнее о блокировке позже. + +[[pid-mangling]] +==== Преобразование PID + +Поскольку между FreeBSD и Linux(R) существуют различия в представлении идентификатора процесса (PID) и идентификатора потока (TID), нам необходимо преобразовывать эти понятия. Это достигается за счёт модификации PID. Это означает, что мы изменяем представление о PID (=TGID) и TID (=PID) между ядром и пользовательским пространством. Основное правило заключается в следующем: в ядре (в Linuxulator) `PID = PID`, а `TGID = shared -> group_pid`; для пользовательского пространства мы представляем `PID = shared -> group_pid` и `TID = proc -> p_pid`. Член `PID` в структуре `linux_emuldata` является FreeBSD PID. + +Вышесказанное в основном влияет на системные вызовы getpid, getppid, gettid. В случаях, где мы используем PID/TGID соответственно. При копировании TID в `child_clear_tid` и `child_set_tid` мы копируем FreeBSD PID. + +[[clone-syscall]] +==== Системный вызов clone + +`clone` — это системный вызов, с помощью которого создаются потоки в Linux(R). Прототип системного вызова выглядит следующим образом: + +[.programlisting] +.... +int linux_clone(l_int flags, void *stack, void *parent_tidptr, int dummy, +void * child_tidptr); +.... + +Параметр `flags` указывает системному вызову, как именно процессы должны быть клонированы. Как описано выше, Linux(R) может создавать процессы, разделяющие различные ресурсы независимо, например, два процесса могут разделять файловые дескрипторы, но не виртуальную память и т.д. Последний байт параметра `flags` является сигналом завершения для вновь созданного процесса. Параметр `stack`, если он не `NULL`, указывает, где находится стек потока, а если он `NULL`, предполагается копирование при записи стека вызывающего процесса (т.е. делать то же, что делает обычная функция man:fork[2]). Параметр `parent_tidptr` используется как адрес для копирования PID процесса (т.е. идентификатора потока) после того, как процесс достаточно инициализирован, но ещё не готов к выполнению. Параметр `dummy` присутствует из-за очень странного соглашения о вызовах этого системного вызова на i386. Он использует регистры напрямую и не позволяет компилятору делать это, что приводит к необходимости использования фиктивного системного вызова. Параметр `child_tidptr` используется как адрес для копирования PID после завершения ветвления процесса и при его завершении. + +Системный вызов продолжает выполнение, устанавливая соответствующие флаги в зависимости от переданных аргументов. Например, `CLONE_VM` преобразуется в RFMEM (общее адресное пространство) и т.д. Единственная тонкость здесь — это `CLONE_FS` и `CLONE_FILES`, поскольку FreeBSD не позволяет устанавливать их отдельно, поэтому мы эмулируем это, не устанавливая RFFDG (копирование таблицы файловых дескрипторов и другой информации о файловой системе), если задан любой из этих флагов. Это не вызывает проблем, так как эти флаги всегда устанавливаются вместе. После установки флагов процесс создаётся с помощью внутренней процедуры `fork1`, при этом процесс настраивается так, чтобы не помещаться в очередь выполнения (т.е. не становиться исполняемым). После завершения ветвления мы, при необходимости, изменяем родителя для нового процесса, чтобы эмулировать семантику `CLONE_PARENT`. Следующий шаг — создание данных эмуляции. Потоки в Linux(R) не отправляют сигналы своим родителям, поэтому мы устанавливаем сигнал завершения в 0, чтобы отключить эту возможность. Затем выполняется настройка `child_set_tid` и `child_clear_tid`, что активирует соответствующую функциональность далее в коде. На этом этапе мы копируем PID по адресу, указанному в `parent_tidptr`. Установка стека процесса выполняется простой перезаписью регистра `%esp` (`%rsp` на amd64) в кадре потока. Далее настраивается TLS для нового процесса. После этого может быть эмулирована семантика man:vfork[2], и, наконец, новый процесс помещается в очередь выполнения, а его PID возвращается родительскому процессу через возвращаемое значение `clone`. + +Системный вызов `clone` способен и фактически используется для эмуляции классических системных вызовов man:fork[2] и man:vfork[2]. Более новые версии glibc в случае ядра 2.6 используют `clone` для реализации системных вызовов man:fork[2] и man:vfork[2]. + +[[locking]] +==== Блокировка + +Блокировка реализована на уровне подсистем, поскольку не ожидается высокой конкуренции за эти ресурсы. Существует две блокировки: `emul_lock`, используемая для защиты манипуляций с `linux_emuldata`, и `emul_shared_lock`, используемая для манипуляций с `linux_emuldata_shared`. `emul_lock` представляет собой неспящий блокирующий мьютекс, в то время как `emul_shared_lock` — это спящий блокирующий `sx_lock`. Благодаря блокировке на уровне подсистем мы можем объединять некоторые блокировки, поэтому em_find предлагает доступ без блокировки. + +[[tls]] +=== TLS + +Этот раздел посвящён TLS, также известному как локальное хранилище потока. + +[[trheading-intro]] +==== Введение в многопоточность + +В компьютерных науках потоки (threads) — это сущности внутри процесса, которые могут планироваться независимо друг от друга. Потоки в процессе разделяют общие данные процесса (например, файловые дескрипторы), но также имеют свой собственный стек для своих данных. Иногда возникает необходимость в данных, специфичных для конкретного потока, но доступных на уровне процесса. Например, имя выполняемого потока или что-то подобное. Традиционный API для работы с потоками в UNIX® — pthreads — предоставляет способ сделать это через функции `man:pthread_key_create[3]`, `man:pthread_setspecific[3]` и `man:pthread_getspecific[3]`, где поток может создать ключ к локальным данным потока и использовать `man:pthread_getspecific[3]` или `man:pthread_getspecific[3]` для управления этими данными. Легко заметить, что это не самый удобный способ. Поэтому различные разработчики компиляторов C/C++ предложили более удобный метод. Они ввели новое ключевое слово `thread`, которое указывает, что переменная является специфичной для потока. Также был разработан новый метод доступа к таким переменным (по крайней мере, на архитектуре i386). Метод pthreads обычно реализуется в пользовательском пространстве в виде простой таблицы поиска. Производительность такого решения не очень высока. Новый метод использует (на i386) сегментные регистры для адресации области, где хранится TLS (Thread-Local Storage), так что фактический доступ к переменной потока сводится к добавлению сегментного регистра к адресу, таким образом обращаясь через него. Сегментные регистры, обычно `%gs` и `%fs`, действуют как селекторы сегментов. Каждый поток имеет свою собственную область, где хранятся локальные данные потока, и сегмент должен загружаться при каждом переключении контекста. Этот метод очень быстрый и используется практически повсеместно в мире UNIX® на архитектуре i386. И FreeBSD, и Linux® реализуют этот подход, и он даёт очень хорошие результаты. Единственный недостаток — необходимость перезагружать сегмент при каждом переключении контекста, что может замедлять переключения. FreeBSD пытается минимизировать эти накладные расходы, используя только 1 дескриптор сегмента, в то время как Linux® использует 3. Интересно, что почти ничто не использует больше 1 дескриптора (только Wine, кажется, использует 2), поэтому Linux® платит эту необязательную цену при переключении контекстов. + +[[i386-segs]] +==== Сегменты на i386 + +Архитектура i386 реализует так называемые сегменты. Сегмент — это описание области памяти. Он включает базовый адрес (начало) области памяти, её конец (границу), тип, защиту и т.д. Доступ к памяти, описываемой сегментом, может осуществляться с использованием регистров селекторов сегментов (`%cs`, `%ds`, `%ss`, `%es`, `%fs`, `%gs`). Например, предположим, что у нас есть сегмент с базовым адресом 0x1234 и длиной, а также следующий код: + +[.programlisting] +.... +mov %edx,%gs:0x10 +.... + +Это загрузит содержимое регистра `%edx` в ячейку памяти по адресу 0x1244. Некоторые сегментные регистры имеют специальное назначение, например, `%cs` используется для сегмента кода, а `%ss` — для сегмента стека, но `%fs` и `%gs` обычно не используются. Сегменты хранятся либо в глобальной таблице GDT, либо в локальной таблице LDT. Доступ к LDT осуществляется через запись в GDT. LDT может хранить больше типов сегментов. LDT может быть отдельной для каждого процесса. Обе таблицы определяют до 8191 записей. + +[[linux-i386]] +==== Реализация на Linux(R) i386 + +Существует два основных способа настройки TLS в Linux(R). Он может быть настроен при клонировании процесса с использованием системного вызова `clone` или с помощью вызова `set_thread_area`. Когда процесс передает флаг `CLONE_SETTLS` в `clone`, ядро ожидает, что память, на которую указывает регистр `%esi`, будет содержать пользовательское представление сегмента в Linux(R), которое преобразуется в машинное представление сегмента и загружается в слот GDT. Слот GDT может быть указан номером или можно использовать -1, что означает, что система сама должна выбрать первый свободный слот. На практике подавляющее большинство программ используют только одну запись TLS и не заботятся о номере записи. Мы используем это в эмуляции и фактически зависим от этого. + +[[tls-emu]] +==== Эмуляция Linux(R) TLS + +[[tls-i386]] +===== i386 + +Загрузка TLS для текущего потока происходит путем вызова `set_thread_area`, тогда как загрузка TLS для второго процесса в `clone` выполняется в отдельном блоке в `clone`. Эти две функции очень похожи. Единственное различие заключается в фактической загрузке сегмента GDT, которая происходит при следующем переключении контекста для вновь созданного процесса, в то время как `set_thread_area` должен загрузить его напрямую. Код в основном делает следующее. Он копирует дескриптор сегмента в формате Linux(R) из пользовательского пространства. Код проверяет номер дескриптора, но поскольку он различается между FreeBSD и Linux(R), мы немного имитируем его. Мы поддерживаем только индексы 6, 3 и -1. Число 6 — это оригинальный номер Linux(R), 3 — оригинальный номер FreeBSD, а -1 означает авто-выбор. Затем мы устанавливаем номер дескриптора на константу 3 и копируем его обратно в пользовательское пространство. Мы полагаемся на то, что процесс в пользовательском пространстве использует номер из дескриптора, но это работает в большинстве случаев (никогда не встречалось ситуации, когда это не срабатывало), так как процесс в пользовательском пространстве обычно передает 1. Затем мы преобразуем дескриптор из формата Linux(R) в машинно-зависимую форму (т.е. независимую от операционной системы) и копируем его в дескриптор сегмента, определенный FreeBSD. Наконец, мы можем загрузить его. Мы назначаем дескриптор PCB потока (блок управления процессом) и загружаем сегмент `%gs` с помощью `load_gs`. Эта загрузка должна выполняться в критической секции, чтобы ничто не могло нас прервать. Случай `CLONE_SETTLS` работает точно так же, только загрузка с помощью `load_gs` не выполняется. Сегмент, используемый для этого (сегмент номер 3), разделяется между процессами FreeBSD и Linux(R), поэтому слой эмуляции Linux(R) не добавляет накладных расходов по сравнению с обычным FreeBSD. + +[[tls-amd64]] +===== amd64 + +Реализация amd64 аналогична реализации i386, но изначально не использовался 32-битный дескриптор сегмента для этой цели (поэтому даже нативные пользователи 32-битного TLS не работали), поэтому нам пришлось добавить такой сегмент и реализовать его загрузку при каждом переключении контекста (когда установлен флаг, сигнализирующий о использовании 32-битного режима). Кроме этого, загрузка TLS точно такая же, только номера сегментов отличаются, а формат дескриптора и загрузка немного различаются. + +[[futexes]] +=== Фьютексы + +[[sync-intro]] +==== Введение в синхронизацию + +Потокам требуется некоторая синхронизация, и POSIX(R) предоставляет несколько её видов: мьютексы для взаимного исключения, блокировки чтения-записи для взаимного исключения с преобладанием операций чтения над записями и условные переменные для сигнализации об изменении состояния. Интересно отметить, что в API потоков POSIX(R) отсутствует поддержка семафоров. Реализации этих механизмов синхронизации сильно зависят от типа поддержки потоков, которая у нас есть. В чистой модели 1:M (пользовательское пространство) реализация может быть выполнена исключительно в пользовательском пространстве и, следовательно, быть очень быстрой (условные переменные, вероятно, будут реализованы с использованием сигналов, т.е. не быстро) и простой. В модели 1:1 ситуация также довольно ясна — потоки должны синхронизироваться с использованием средств ядра (что очень медленно, поскольку требуется выполнение системного вызова). Смешанный сценарий M:N просто комбинирует первый и второй подходы или полагается исключительно на ядро. Синхронизация потоков является важной частью программирования с использованием потоков, и её производительность может значительно влиять на итоговую программу. Недавние тесты в операционной системе FreeBSD показали, что улучшенная реализация `sx_lock` дала 40% прироста скорости в _ZFS_ (где активно используются блокировки sx), это внутренние механизмы ядра, но это наглядно демонстрирует, насколько важна производительность примитивов синхронизации. + +Многопоточные программы должны быть написаны с минимальной конкуренцией за блокировки. В противном случае, вместо выполнения полезной работы поток просто ожидает блокировку. В результате, наиболее хорошо написанные многопоточные программы демонстрируют низкую конкуренцию за блокировки. + +[[futex-intro]] +==== Введение в фьютексы + +Linux(R) реализует 1:1 потоковую модель, то есть использует примитивы синхронизации в ядре. Как упоминалось ранее, хорошо написанные многопоточные программы имеют низкую конкуренцию за блокировки. Таким образом, типичная последовательность может выполняться как два атомарных увеличения/уменьшения счётчика ссылок мьютекса, что очень быстро, как показано в следующем примере: + +[.programlisting] +.... +pthread_mutex_lock(&mutex); +... +pthread_mutex_unlock(&mutex); +.... + +1:1 threading вынуждает нас выполнять два системных вызова для этих вызовов мьютекса, что очень медленно. + +Решение, реализованное в Linux(R) 2.6, называется фьютексы. Фьютексы выполняют проверку на конкуренцию в пользовательском пространстве и вызывают примитивы ядра только в случае конкуренции. Таким образом, типичный случай обходится без вмешательства ядра. Это обеспечивает достаточно быструю и гибкую реализацию примитивов синхронизации. + +[[futex-api]] +==== API фьютексов + +Системный вызов futex выглядит следующим образом: + +[.programlisting] +.... +int futex(void *uaddr, int op, int val, struct timespec *timeout, void *uaddr2, int val3); +.... + +В этом примере `uaddr` — это адрес мьютекса в пользовательском пространстве, `op` — операция, которую мы собираемся выполнить, а остальные параметры имеют значение, зависящее от конкретной операции. + +Фьютексы реализуют следующие операции: + +* `FUTEX_WAIT` +* `FUTEX_WAKE` +* `FUTEX_FD` +* `FUTEX_REQUEUE` +* `FUTEX_CMP_REQUEUE` +* `FUTEX_WAKE_OP` + +[[futex-wait]] +===== FUTEX_WAIT + +Эта операция проверяет, что по адресу `uaddr` записано значение `val`. Если нет, возвращается `EWOULDBLOCK`, в противном случае поток ставится в очередь на фьютекс и приостанавливается. Если аргумент `timeout` не равен нулю, он задает максимальное время ожидания, в противном случае ожидание бесконечно. + +[[futex-wake]] +===== FUTEX_WAKE + +Эта операция захватывает фьютекс по адресу `uaddr` и пробуждает первые `val` фьютексов, ожидающих в очереди на этом фьютексе. + +[[futex-fd]] +===== FUTEX_FD + +Эта операция связывает файловый дескриптор с заданным фьютексом. + +[[futex-requeue]] +===== FUTEX_REQUEUE + +Эта операция берет `val` потоков, ожидающих на фьютексе по адресу `uaddr`, пробуждает их и берет следующие `val2` потоков, перемещая их в очередь фьютекса по адресу `uaddr2`. + +[[futex-cmp-requeue]] +===== FUTEX_CMP_REQUEUE + +Эта операция делает то же самое, что и `FUTEX_REQUEUE`, но сначала проверяет, что `val3` равно `val`. + +[[futex-wake-op]] +===== FUTEX_WAKE_OP + +Эта операция выполняет атомарную операцию над `val3` (которая содержит закодированное другое значение) и `uaddr`. Затем она пробуждает `val` потоков на фьютексе по адресу `uaddr`, и если атомарная операция вернула положительное число, пробуждает `val2` потоков на фьютексе по адресу `uaddr2`. + +Операции, реализованные в `FUTEX_WAKE_OP`: + +* `FUTEX_OP_SET` +* `FUTEX_OP_ADD` +* `FUTEX_OP_OR` +* `FUTEX_OP_AND` +* `FUTEX_OP_XOR` + +[NOTE] +==== +В прототипе системного вызова futex отсутствует параметр `val2`. Значение `val2` берётся из параметра `struct timespec *timeout` для операций `FUTEX_REQUEUE`, `FUTEX_CMP_REQUEUE` и `FUTEX_WAKE_OP`. +==== + +[[futex-emu]] +==== Эмуляция фьютексов в FreeBSD + +Эмуляция futex в FreeBSD взята из NetBSD и дополнительно расширена нами. Она размещена в файлах `linux_futex.c` и [.filename]#linux_futex.h#. Структура `futex` выглядит следующим образом: + +[.programlisting] +.... +struct futex { + void *f_uaddr; + int f_refcount; + + LIST_ENTRY(futex) f_list; + + TAILQ_HEAD(lf_waiting_paroc, waiting_proc) f_waiting_proc; +}; +.... + +И структура `waiting_proc` выглядит следующим образом: + +[.programlisting] +.... +struct waiting_proc { + + struct thread *wp_t; + + struct futex *wp_new_futex; + + TAILQ_ENTRY(waiting_proc) wp_list; +}; +.... + +[[futex-get]] +===== futex_get / futex_put + +Фьютекс получается с помощью функции `futex_get`, которая выполняет поиск в линейном списке фьютексов и возвращает найденный или создает новый. При освобождении фьютекса после использования вызывается функция `futex_put`, которая уменьшает счетчик ссылок фьютекса, и если счетчик достигает нуля, фьютекс освобождается. + +[[futex-sleep]] +===== futex_sleep + +Когда фьютекс ставит поток в очередь на ожидание, он создает структуру `working_proc` и помещает эту структуру в список внутри структуры futex, после чего просто выполняет man:tsleep[9] для приостановки потока. Ожидание может быть ограничено по времени. После возврата из man:tsleep[9] (поток был разбужен или истекло время ожидания) структура `working_proc` удаляется из списка и уничтожается. Все это выполняется в функции `futex_sleep`. Если мы были разбужены с помощью `futex_wake`, у нас установлен `wp_new_futex`, поэтому мы ожидаем на нем. Таким образом, фактическое перемещение выполняется в этой функции. + +[[futex-wake-2]] +===== futex_wake + +Пробуждение потока, ожидающего на фьютексе, выполняется в функции `futex_wake`. Сначала в этой функции мы имитируем странное поведение Linux(R), где пробуждаются N потоков для всех операций, за исключением того, что операции REQUEUE выполняются на N+1 потоках. Однако обычно это не имеет значения, так как мы пробуждаем все потоки. Далее в функции в цикле мы пробуждаем n потоков, после чего проверяем, есть ли новый фьютекс для перестановки. Если есть, мы переставляем до n2 потоков на новый futex. Это взаимодействует с `futex_sleep`. + +[[futex-wake-op-2]] +===== futex_wake_op + +Операция `FUTEX_WAKE_OP` довольно сложна. Сначала мы получаем два фьютекса по адресам `uaddr` и `uaddr2`, затем выполняем атомарную операцию с использованием `val3` и `uaddr2`. После этого пробуждаются `val` ожидающих на первом фьютексе, и если условие атомарной операции выполняется, мы пробуждаем `val2` (т.е. `timeout`) ожидающих на втором фьютексе. + +[[futex-atomic-op]] +===== Атомарная операция на фьютексе + +Атомарная операция принимает два параметра `encoded_op` и `uaddr`. Закодированная операция включает саму операцию, сравниваемое значение, аргумент операции и аргумент сравнения. Псевдокод операции выглядит следующим образом: + +[.programlisting] +.... +oldval = *uaddr2 +*uaddr2 = oldval OP oparg +.... + +И это выполняется атомарно. Сначала происходит копирование числа по адресу `uaddr`, а затем выполняется операция. Код обрабатывает ошибки страниц, и если ошибки не происходит, `oldval` сравнивается с аргументом `cmparg` с помощью компаратора cmp. + +[[futex-locking]] +===== Блокировка фьютекса + +Реализация фьютексов использует два списка блокировок для защиты `sx_lock` и глобальных блокировок (либо Giant, либо другой `sx_lock`). Каждая операция выполняется заблокированной от начала до самого конца. + +[[syscall-impl]] +=== Реализация различных системных вызовов + +В этом разделе я опишу несколько менее значимых системных вызовов, которые стоит упомянуть, потому что их реализация неочевидна или эти вызовы представляют интерес с другой точки зрения. + +[[syscall-at]] +==== *семейство системных вызовов at + +Во время разработки ядра Linux(R) 2.6.16 были добавлены *at-системные вызовы. Эти системные вызовы (например, `openat`) работают точно так же, как их аналоги без at, за исключением параметра `dirfd`. Этот параметр определяет местоположение файла, над которым выполняется системный вызов. Если параметр `filename` является абсолютным, `dirfd` игнорируется, но если путь к файлу относительный, `dirfd` вступает в игру. Параметр `dirfd` представляет собой каталог, относительно которого проверяется относительный путь. Параметр `dirfd` является файловым дескриптором некоторого каталога или `AT_FDCWD`. Например, системный вызов `openat` может выглядеть следующим образом: + +[.programlisting] +.... +file descriptor 123 = /tmp/foo/, current working directory = /tmp/ + +openat(123, /tmp/bah\, flags, mode) /* opens /tmp/bah */ +openat(123, bah\, flags, mode) /* opens /tmp/foo/bah */ +openat(AT_FDWCWD, bah\, flags, mode) /* opens /tmp/bah */ +openat(stdio, bah\, flags, mode) /* returns error because stdio is not a directory */ +.... + +Эта инфраструктура необходима для избежания состояний гонки при открытии файлов вне рабочего каталога. Представьте, что процесс состоит из двух потоков, потока A и потока B. Поток A выполняет `open(./tmp/foo/bah., flags, mode)`, и перед возвратом управления он вытесняется, и начинает выполняться поток B. Поток B не учитывает потребности потока A и переименовывает или удаляет [.filename]#/tmp/foo/#. Возникает состояние гонки. Чтобы избежать этого, мы можем открыть [.filename]#/tmp/foo# и использовать его как `dirfd` для системного вызова `openat`. Это также позволяет пользователю реализовать рабочие каталоги для каждого потока. + +Семейство *at системных вызовов Linux(R) включает: `linux_openat`, `linux_mkdirat`, `linux_mknodat`, `linux_fchownat`, `linux_futimesat`, `linux_fstatat64`, `linux_unlinkat`, `linux_renameat`, `linux_linkat`, `linux_symlinkat`, `linux_readlinkat`, `linux_fchmodat` и `linux_faccessat`. Все они реализованы с использованием модифицированной функции man:namei[9] и простого слоя обёртки. + +[[implementation]] +===== Реализация + +Реализация выполнена путем изменения функции man:namei[9] (описанной выше) для приема дополнительного параметра `dirfd` в структуре `nameidata`, который указывает начальную точку для поиска пути вместо использования текущей рабочей директории каждый раз. Преобразование `dirfd` из номера файлового дескриптора в vnode выполняется в нативных *at-системных вызовах. Когда `dirfd` равен `AT_FDCWD`, запись `dvp` в структуре `nameidata` имеет значение `NULL`, но если `dirfd` представляет другой номер, мы получаем файл по этому дескриптору, проверяем его валидность и, если к нему прикреплен vnode, получаем этот vnode. Затем проверяем, является ли этот vnode директорией. В самой функции man:namei[9] мы просто заменяем vnode `dvp` на переменную `dp` в функции man:namei[9], которая определяет начальную точку. Функция man:namei[9] используется не напрямую, а через цепочку различных функций на разных уровнях. Например, `openat` работает следующим образом: + +[.programlisting] +.... +openat() --> kern_openat() --> vn_open() -> namei() +.... + +По этой причине `kern_open` и `vn_open` должны быть изменены для включения дополнительного параметра `dirfd`. Слой совместимости для них не создаётся, так как пользователей этих функций немного и их можно легко адаптировать. Данная общая реализация позволяет FreeBSD реализовать свои собственные *at-системные вызовы. Это обсуждается в настоящее время. + +[[ioctl]] +==== Ioctl + +Интерфейс ioctl довольно хрупок из-за своей обобщённости. Необходимо учитывать, что устройства в Linux(R) и FreeBSD различаются, поэтому требуется особая осторожность для корректной работы эмуляции ioctl. Обработка ioctl реализована в файле [.filename]#linux_ioctl.c#, где определена функция `linux_ioctl`. Эта функция просто перебирает наборы обработчиков ioctl, чтобы найти обработчик, реализующий данную команду. Системный вызов ioctl имеет три параметра: файловый дескриптор, команду и аргумент. Команда представляет собой 16-битное число, которое теоретически делится на старшие 8 бит, определяющие класс команды ioctl, и младшие 8 бит, которые являются конкретной командой в данном наборе. Эмуляция использует это разделение. Реализованы обработчики для каждого набора, такие как `sound_handler` или `disk_handler`. Каждый обработчик имеет определённые максимальную и минимальную команды, которые используются для выбора нужного обработчика. Существуют небольшие проблемы с этим подходом, поскольку Linux(R) не всегда последовательно использует разделение на наборы, поэтому иногда ioctls для другого набора оказываются внутри набора, к которому они не должны принадлежать (например, SCSI generic ioctls внутри набора cdrom и т.д.). В настоящее время FreeBSD реализует не так много ioctls Linux(R) (по сравнению с NetBSD, например), но планируется перенести их из NetBSD. Тенденция такова, что ioctls Linux(R) используются даже в родных драйверах FreeBSD для упрощения портирования приложений. + +[[debugging]] +==== Отладка + +Каждый системный вызов должен поддерживать отладку. Для этой цели мы вводим небольшую инфраструктуру. У нас есть механизм `ldebug`, который определяет, нужно ли отлаживать данный системный вызов (настраивается через `sysctl`). Для вывода сообщений используются макросы `LMSG` и `ARGS`. Они применяются для форматирования строк вывода с целью создания единообразных отладочных сообщений. + +[[conclusion]] +== Заключение + +[[results]] +=== Результаты + +По состоянию на апрель 2007 года уровень эмуляции Linux(R) способен достаточно хорошо эмулировать ядро Linux(R) 2.6.16. Оставшиеся проблемы касаются фьютексов, незавершённого семейства системных вызовов *at, проблематичной доставки сигналов, отсутствия `epoll` и `inotify`, а также, вероятно, некоторых ошибок, которые мы ещё не обнаружили. Несмотря на это, мы способны запускать практически все программы Linux(R), включённые в Коллекцию портов FreeBSD, с Fedora Core 4 на ядре 2.6.16, а также есть некоторые предварительные сообщения об успешной работе с Fedora Core 6 на ядре 2.6.16. Недавно был добавлен linux_base Fedora Core 6, что позволило провести дополнительные тестирования уровня эмуляции и дало нам больше подсказок, куда следует направить усилия для реализации недостающих функций. + +Мы можем запускать наиболее популярные приложения, такие как package:www/linux-firefox[], package:net-im/skype[], и некоторые игры из Коллекции портов. Некоторые программы демонстрируют некорректное поведение при эмуляции 2.6, но это в настоящее время исследуется, и, надеемся, скоро будет исправлено. Единственное крупное приложение, которое, как известно, не работает, — это Linux(R) Java(TM) Development Kit, и это связано с требованием функции `epoll`, которая не имеет прямого отношения к ядру Linux(R) 2.6. + +Мы надеемся включить эмуляцию 2.6.16 по умолчанию через некоторое время после выхода FreeBSD 7.0, по крайней мере, чтобы открыть части эмуляции 2.6 для более широкого тестирования. Как только это будет сделано, мы сможем перейти на Fedora Core 6 linux_base, что является конечной целью. + +[[future-work]] +=== Будущие работы + +Будущая работа должна быть сосредоточена на исправлении оставшихся проблем с фьютексами, реализации оставшихся системных вызовов семейства *at, исправлении доставки сигналов и, возможно, реализации механизмов `epoll` и `inotify`. + +Мы надеемся вскоре добиться безупречной работы наиболее важных программ, чтобы можно было по умолчанию переключиться на эмуляцию 2.6 и сделать Fedora Core 6 базовой версией linux_base, поскольку используемая в настоящее время Fedora Core 4 больше не поддерживается. + +Другая возможная цель — поделиться нашим кодом с NetBSD и DragonflyBSD. NetBSD имеет некоторую поддержку эмуляции 2.6, но она далека от завершения и не была должным образом протестирована. DragonflyBSD выразила некоторую заинтересованность в переносе улучшений версии 2.6. + +В целом, по мере развития Linux(R) мы хотели бы идти в ногу с их разработкой, реализуя новые системные вызовы. В первую очередь на ум приходит `splice`. Некоторые уже реализованные системные вызовы также неоптимальны, например `mremap` и другие. Также можно внести некоторые улучшения производительности, такие как более детальная блокировка и другие. + +[[team]] +=== Команда + +Я сотрудничал в этом проекте с (в алфавитном порядке): + +* `{jhb}` +* `{kib}` +* Emmanuel Dreyfus +* Scot Hetzel +* `{jkim}` +* `{netchild}` +* `{ssouhlal}` +* Li Xiao +* `{davidxu}` + +Я хотел бы поблагодарить всех этих людей за их советы, рецензирование кода и общую поддержку. + +[[literatures]] +== Литература + +. Marshall Kirk McKusick - George V. Neville-Neil. Design and Implementation of the FreeBSD operating system. Addison-Wesley, 2005 год. +. https://tldp.org[https://tldp.org] +. https://www.kernel.org[https://www.kernel.org] diff --git a/documentation/content/ru/articles/linux-emulation/_index.po b/documentation/content/ru/articles/linux-emulation/_index.po new file mode 100644 index 0000000000..0296103bc0 --- /dev/null +++ b/documentation/content/ru/articles/linux-emulation/_index.po @@ -0,0 +1,4415 @@ +# SOME DESCRIPTIVE TITLE +# Copyright (C) YEAR The FreeBSD Project +# This file is distributed under the same license as the FreeBSD Documentation package. +# Vladlen Popolitov <[email protected]>, 2025. +msgid "" +msgstr "" +"Project-Id-Version: FreeBSD Documentation VERSION\n" +"POT-Creation-Date: 2025-10-13 23:41+0300\n" +"PO-Revision-Date: 2025-10-03 04:45+0000\n" +"Last-Translator: Vladlen Popolitov <[email protected]>\n" +"Language-Team: Russian <https://translate-dev.freebsd.org/projects/" +"documentation/articleslinux-emulation_index/ru/>\n" +"Language: ru\n" +"MIME-Version: 1.0\n" +"Content-Type: text/plain; charset=UTF-8\n" +"Content-Transfer-Encoding: 8bit\n" +"Plural-Forms: nplurals=3; plural=n%10==1 && n%100!=11 ? 0 : n%10>=2 && " +"n%10<=4 && (n%100<10 || n%100>=20) ? 1 : 2;\n" +"X-Generator: Weblate 4.17\n" + +#. type: Yaml Front Matter Hash Value: description +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1 +#, no-wrap +msgid "A technical description about the internals of the Linux emulation layer in FreeBSD" +msgstr "Техническое описание внутреннего устройства слоя эмуляции Linux в FreeBSD" + +#. type: Yaml Front Matter Hash Value: title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1 +#, no-wrap +msgid "Linux® emulation in FreeBSD" +msgstr "Эмуляция Linux® в FreeBSD" + +#. type: Title = +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:11 +#, no-wrap +msgid "Linux(R) emulation in FreeBSD" +msgstr "Эмуляция Linux(R) в FreeBSD" + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:44 +msgid "Abstract" +msgstr "Аннотация" + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:54 +msgid "" +"This masters thesis deals with updating the Linux(R) emulation layer (the so " +"called _Linuxulator_). The task was to update the layer to match the " +"functionality of Linux(R) 2.6. As a reference implementation, the Linux(R) " +"2.6.16 kernel was chosen. The concept is loosely based on the NetBSD " +"implementation. Most of the work was done in the summer of 2006 as a part " +"of the Google Summer of Code students program. The focus was on bringing " +"the _NPTL_ (new POSIX(R) thread library) support into the emulation layer, " +"including _TLS_ (thread local storage), _futexes_ (fast user space mutexes), " +"_PID mangling_, and some other minor things. Many small problems were " +"identified and fixed in the process. My work was integrated into the main " +"FreeBSD source repository and will be shipped in the upcoming 7.0R release. " +"We, the emulation development team, are working on making the Linux(R) 2.6 " +"emulation the default emulation layer in FreeBSD." +msgstr "" +"Эта магистерская диссертация посвящена обновлению слоя эмуляции Linux(R) " +"(так называемого _Linuxulator_). Задача состояла в обновлении слоя для " +"соответствия функциональности Linux(R) 2.6. В качестве эталонной реализации " +"было выбрано ядро Linux(R) 2.6.16. Концепция основана на реализации NetBSD. " +"Большая часть работы была выполнена летом 2006 года в рамках программы " +"Google Summer of Code для студентов. Основное внимание уделялось добавлению " +"поддержки _NPTL_ (новой библиотеки потоков POSIX(R)) в слой эмуляции, " +"включая _TLS_ (локальное хранилище потоков), _фьютексы (futex)_ (быстрые " +"мьютексы в пользовательском пространстве), _PID mangling_ и некоторые другие " +"второстепенные аспекты. В процессе было выявлено и исправлено множество " +"мелких проблем. Моя работа была интегрирована в основной репозиторий " +"исходного кода FreeBSD и войдет в предстоящий релиз 7.0R. Мы, команда " +"разработчиков эмуляции, работаем над тем, чтобы сделать эмуляцию Linux(R) " +"2.6 стандартным слоем эмуляции в FreeBSD." + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:56 +msgid "'''" +msgstr "'''" + +#. type: Title == +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:60 +#, no-wrap +msgid "Introduction" +msgstr "Введение" + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:67 +msgid "" +"In the last few years the open source UNIX(R) based operating systems " +"started to be widely deployed on server and client machines. Among these " +"operating systems I would like to point out two: FreeBSD, for its BSD " +"heritage, time proven code base and many interesting features and Linux(R) " +"for its wide user base, enthusiastic open developer community and support " +"from large companies. FreeBSD tends to be used on server class machines " +"serving heavy duty networking tasks with less usage on desktop class " +"machines for ordinary users. While Linux(R) has the same usage on servers, " +"but it is used much more by home based users. This leads to a situation " +"where there are many binary only programs available for Linux(R) that lack " +"support for FreeBSD." +msgstr "" +"В последние несколько лет операционные системы с открытым исходным кодом на " +"основе UNIX(R) начали широко использоваться на серверных и клиентских " +"машинах. Среди этих операционных систем я хотел бы выделить две: FreeBSD — " +"за наследие BSD, проверенную временем кодобазу и множество интересных " +"возможностей, и Linux(R) — за широкую пользовательскую базу, активное " +"сообщество разработчиков и поддержку крупных компаний. FreeBSD чаще " +"используется на серверных машинах, выполняющих сложные сетевые задачи, и " +"реже — на настольных компьютерах обычных пользователей. В то время как " +"Linux(R) также применяется на серверах, он гораздо популярнее среди домашних " +"пользователей. Это приводит к ситуации, когда для Linux(R) доступно " +"множество проприетарных программ, которые не поддерживают FreeBSD." + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:69 +msgid "" +"Naturally, a need for the ability to run Linux(R) binaries on a FreeBSD " +"system arises and this is what this thesis deals with: the emulation of the " +"Linux(R) kernel in the FreeBSD operating system." +msgstr "" +"Естественно, возникает необходимость в возможности запуска Linux(R) " +"бинарников в системе FreeBSD, и именно этому посвящена данная работа: " +"эмуляции ядра Linux(R) в операционной системе FreeBSD." + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:72 +msgid "" +"During the Summer of 2006 Google Inc. sponsored a project which focused on " +"extending the Linux(R) emulation layer (the so called Linuxulator) in " +"FreeBSD to include Linux(R) 2.6 facilities. This thesis is written as a " +"part of this project." +msgstr "" +"Летом 2006 года компания Google Inc. спонсировала проект, направленный на " +"расширение слоя эмуляции Linux(R) (так называемого Linuxulator) в FreeBSD " +"для включения возможностей Linux(R) 2.6. Данная диссертация написана в " +"рамках этого проекта." + +#. type: Title == +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:74 +#, no-wrap +msgid "A look inside..." +msgstr "Взгляд изнутри..." + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:80 +msgid "" +"In this section we are going to describe every operating system in " +"question. How they deal with syscalls, trapframes etc., all the low-level " +"stuff. We also describe the way they understand common UNIX(R) primitives " +"like what a PID is, what a thread is, etc. In the third subsection we talk " +"about how UNIX(R) on UNIX(R) emulation could be done in general." +msgstr "" +"В этом разделе мы рассмотрим каждую из рассматриваемых операционных систем. " +"Как они работают с системными вызовами, фреймами прерываний и другими " +"низкоуровневыми аспектами. Также мы опишем, как они интерпретируют общие " +"примитивы UNIX(R), такие как PID, потоки и т. д. В третьем подразделе мы " +"поговорим о том, как в целом может быть реализована эмуляция UNIX(R) на " +"UNIX(R)." + +#. type: Title === +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:82 +#, no-wrap +msgid "What is UNIX(R)" +msgstr "Что такое UNIX(R)" + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:94 +msgid "" +"UNIX(R) is an operating system with a long history that has influenced " +"almost every other operating system currently in use. Starting in the " +"1960s, its development continues to this day (although in different " +"projects). UNIX(R) development soon forked into two main ways: the BSDs and " +"System III/V families. They mutually influenced themselves by growing a " +"common UNIX(R) standard. Among the contributions originated in BSD we can " +"name virtual memory, TCP/IP networking, FFS, and many others. The System V " +"branch contributed to SysV interprocess communication primitives, copy-on-" +"write, etc. UNIX(R) itself does not exist any more but its ideas have been " +"used by many other operating systems world wide thus forming the so called " +"UNIX(R)-like operating systems. These days the most influential ones are " +"Linux(R), Solaris, and possibly (to some extent) FreeBSD. There are in-" +"company UNIX(R) derivatives (AIX, HP-UX etc.), but these have been more and " +"more migrated to the aforementioned systems. Let us summarize typical " +"UNIX(R) characteristics." +msgstr "" +"UNIX(R) — это операционная система с долгой историей, которая повлияла почти " +"на все остальные операционные системы, используемые в настоящее время. " +"Начиная с 1960-х годов, её разработка продолжается и по сей день (хотя в " +"разных проектах). Вскоре развитие UNIX(R) разделилось на два основных " +"направления: семейства BSD и System III/V. Они взаимно влияли друг на друга, " +"формируя общий стандарт UNIX(R). Среди вклада, возникшего в BSD, можно " +"назвать виртуальную память, сетевой стек TCP/IP, FFS и многие другие. Ветка " +"System V внесла свой вклад в примитивы межпроцессного взаимодействия SysV, " +"копирование при записи и т. д. Самого UNIX(R) больше не существует, но его " +"идеи были использованы многими другими операционными системами по всему " +"миру, образовав так называемые UNIX(R)-подобные операционные системы. В наши " +"дни наиболее влиятельными из них являются Linux(R), Solaris и, возможно (в " +"некоторой степени), FreeBSD. Существуют корпоративные производные UNIX(R) " +"(AIX, HP-UX и т. д.), но они всё больше мигрируют на упомянутые системы. " +"Давайте подведём итог типичным характеристикам UNIX(R)." + +#. type: Title ==== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:96 +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:187 +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:279 +#, no-wrap +msgid "Technical details" +msgstr "Технические детали" + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:104 +msgid "" +"Every running program constitutes a process that represents a state of the " +"computation. Running process is divided between kernel-space and user-" +"space. Some operations can be done only from kernel space (dealing with " +"hardware etc.), but the process should spend most of its lifetime in the " +"user space. The kernel is where the management of the processes, hardware, " +"and low-level details take place. The kernel provides a standard unified " +"UNIX(R) API to the user space. The most important ones are covered below." +msgstr "" +"Каждая запущенная программа представляет собой процесс, который отражает " +"состояние вычислений. Выполняющийся процесс разделяется между пространством " +"ядра и пользовательским пространством. Некоторые операции могут выполняться " +"только из пространства ядра (например, работа с оборудованием), но процесс " +"должен проводить большую часть своего времени в пользовательском " +"пространстве. Ядро — это место, где происходит управление процессами, " +"оборудованием и низкоуровневыми деталями. Ядро предоставляет стандартный " +"унифицированный UNIX(R) API для пользовательского пространства. Наиболее " +"важные из них рассмотрены ниже." + +#. type: Title ==== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:106 +#, no-wrap +msgid "Communication between kernel and user space process" +msgstr "Обмен данными между ядром и пользовательским процессом" + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:114 +msgid "" +"Common UNIX(R) API defines a syscall as a way to issue commands from a user " +"space process to the kernel. The most common implementation is either by " +"using an interrupt or specialized instruction (think of `SYSENTER`/`SYSCALL` " +"instructions for ia32). Syscalls are defined by a number. For example in " +"FreeBSD, the syscall number 85 is the man:swapon[2] syscall and the syscall " +"number 132 is man:mkfifo[2]. Some syscalls need parameters, which are " +"passed from the user-space to the kernel-space in various ways " +"(implementation dependent). Syscalls are synchronous." +msgstr "" +"Общий API UNIX(R) определяет системный вызов как способ передачи команд из " +"пользовательского процесса ядру. Наиболее распространённая реализация " +"использует либо прерывание, либо специализированную инструкцию (например, " +"инструкции `SYSENTER`/`SYSCALL` для ia32). Системные вызовы определяются по " +"номеру. Например, в FreeBSD системный вызов номер 85 — это man:swapon[2], а " +"номер 132 — man:mkfifo[2]. Некоторые системные вызовы требуют параметров, " +"которые передаются из пользовательского пространства в пространство ядра " +"различными способами (зависит от реализации). Системные вызовы являются " +"синхронными." + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:118 +msgid "" +"Another possible way to communicate is by using a _trap_. Traps occur " +"asynchronously after some event occurs (division by zero, page fault etc.). " +"A trap can be transparent for a process (page fault) or can result in a " +"reaction like sending a _signal_ (division by zero)." +msgstr "" +"Еще один возможный способ взаимодействия — использование _прерывания_. " +"Прерывания происходят асинхронно после возникновения определенного события " +"(деление на ноль, ошибка страницы и т.д.). Прерывание может быть прозрачным " +"для процесса (ошибка страницы) или привести к реакции, например, отправке " +"_сигнала_ (деление на ноль)." + +#. type: Title ==== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:120 +#, no-wrap +msgid "Communication between processes" +msgstr "Обмен данными между процессами" + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:125 +msgid "" +"There are other APIs (System V IPC, shared memory etc.) but the single most " +"important API is signal. Signals are sent by processes or by the kernel and " +"received by processes. Some signals can be ignored or handled by a user " +"supplied routine, some result in a predefined action that cannot be altered " +"or ignored." +msgstr "" +"Существуют другие API (System V IPC, разделяемая память и т.д.), но наиболее " +"важным API являются сигналы. Сигналы отправляются процессами или ядром и " +"принимаются процессами. Некоторые сигналы могут быть проигнорированы или " +"обработаны пользовательской процедурой, другие приводят к предопределённому " +"действию, которое нельзя изменить или игнорировать." + +#. type: Title ==== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:127 +#, no-wrap +msgid "Process management" +msgstr "Управление процессами" + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:137 +msgid "" +"Kernel instances are processed first in the system (so called init). Every " +"running process can create its identical copy using the man:fork[2] " +"syscall. Some slightly modified versions of this syscall were introduced " +"but the basic semantic is the same. Every running process can morph into " +"some other process using the man:exec[3] syscall. Some modifications of " +"this syscall were introduced but all serve the same basic purpose. " +"Processes end their lives by calling the man:exit[2] syscall. Every process " +"is identified by a unique number called PID. Every process has a defined " +"parent (identified by its PID)." +msgstr "" +"Процессы ядра обрабатываются первыми в системе (так называемый init). Каждый " +"запущенный процесс может создать свою идентичную копию, используя системный " +"вызов man:fork[2]. Были введены некоторые немного изменённые версии этого " +"системного вызова, но базовая семантика остаётся той же. Каждый запущенный " +"процесс может превратиться в другой процесс, используя системный вызов " +"man:exec[3]. Были введены некоторые модификации этого системного вызова, но " +"все они служат одной и той же базовой цели. Процессы завершают своё " +"существование, вызывая системный вызов man:exit[2]. Каждый процесс " +"идентифицируется уникальным номером, называемым PID. У каждого процесса есть " +"определённый родитель (идентифицируемый его PID)." + +#. type: Title ==== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:139 +#, no-wrap +msgid "Thread management" +msgstr "Управление потоками" + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:145 +msgid "" +"Traditional UNIX(R) does not define any API nor implementation for " +"threading, while POSIX(R) defines its threading API but the implementation " +"is undefined. Traditionally there were two ways of implementing threads. " +"Handling them as separate processes (1:1 threading) or envelope the whole " +"thread group in one process and managing the threading in userspace (1:N " +"threading). Comparing main features of each approach:" +msgstr "" +"Традиционный UNIX(R) не определяет никакого API или реализации для потоков, " +"в то время как POSIX(R) определяет свой API для потоков, но реализация " +"остается неопределенной. Традиционно существовало два способа реализации " +"потоков: обработка их как отдельных процессов (потоки 1:1) или обертывание " +"всей группы потоков в один процесс с управлением потоками в пользовательском " +"пространстве (потоки 1:N). Сравнение основных особенностей каждого подхода:" + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:147 +msgid "1:1 threading" +msgstr "Потоки 1:1" + +#. type: Bullet: '- ' +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:149 +msgid "heavyweight threads" +msgstr "тяжеловесные потоки" + +#. type: Bullet: '- ' +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:150 +msgid "" +"the scheduling cannot be altered by the user (slightly mitigated by the " +"POSIX(R) API)" +msgstr "" +"планирование не может быть изменено пользователем (частично смягчено " +"благодаря POSIX(R) API)" + +#. type: Bullet: '+ ' +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:151 +msgid "no syscall wrapping necessary" +msgstr "нет необходимости в обёртке системных вызовов" + +#. type: Bullet: '+ ' +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:152 +msgid "can utilize multiple CPUs" +msgstr "может использовать несколько процессоров" + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:154 +msgid "1:N threading" +msgstr "Потоки 1:N" + +#. type: Bullet: '+ ' +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:156 +msgid "lightweight threads" +msgstr "легковесные потоки" + +#. type: Bullet: '+ ' +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:157 +msgid "scheduling can be easily altered by the user" +msgstr "планирование может быть легко изменено пользователем" + +#. type: Bullet: '- ' +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:158 +msgid "syscalls must be wrapped" +msgstr "Системные вызовы должны быть обернуты" + +#. type: Bullet: '- ' +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:159 +msgid "cannot utilize more than one CPU" +msgstr "не может использовать более одного CPU" + +#. type: Title === +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:161 +#, no-wrap +msgid "What is FreeBSD?" +msgstr "Что такое FreeBSD?" + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:169 +msgid "" +"The FreeBSD project is one of the oldest open source operating systems " +"currently available for daily use. It is a direct descendant of the genuine " +"UNIX(R) so it could be claimed that it is a true UNIX(R) although licensing " +"issues do not permit that. The start of the project dates back to the early " +"1990's when a crew of fellow BSD users patched the 386BSD operating system. " +"Based on this patchkit a new operating system arose named FreeBSD for its " +"liberal license. Another group created the NetBSD operating system with " +"different goals in mind. We will focus on FreeBSD." +msgstr "" +"Проект FreeBSD — одна из старейших операционных систем с открытым исходным " +"кодом, доступных для повседневного использования. Она является прямым " +"потомком оригинальной UNIX(R), поэтому можно утверждать, что это настоящая " +"UNIX(R), хотя проблемы с лицензированием не позволяют этого сделать. Начало " +"проекта относится к началу 1990-х годов, когда группа пользователей BSD " +"создала набор исправлений для операционной системы 386BSD. На основе этого " +"набора возникла новая операционная система под названием FreeBSD, получившая " +"своё имя благодаря либеральной лицензии. Другая группа создала операционную " +"систему NetBSD с другими целями. Мы сосредоточимся на FreeBSD." + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:174 +msgid "" +"FreeBSD is a modern UNIX(R)-based operating system with all the features of " +"UNIX(R). Preemptive multitasking, multiuser facilities, TCP/IP networking, " +"memory protection, symmetric multiprocessing support, virtual memory with " +"merged VM and buffer cache, they are all there. One of the interesting and " +"extremely useful features is the ability to emulate other UNIX(R)-like " +"operating systems. As of December 2006 and 7-CURRENT development, the " +"following emulation functionalities are supported:" +msgstr "" +"FreeBSD — это современная операционная система на основе UNIX(R), обладающая " +"всеми возможностями UNIX(R). Вытесняющая многозадачность, " +"многопользовательские функции, сетевые возможности TCP/IP, защита памяти, " +"поддержка симметричной многопроцессорности, виртуальная память с " +"объединёнными VM и кэшем буфера — всё это присутствует. Одной из интересных " +"и чрезвычайно полезных особенностей является возможность эмуляции других " +"UNIX(R)-подобных операционных систем. По состоянию на декабрь 2006 года и " +"разработку 7-CURRENT поддерживаются следующие функции эмуляции:" + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:176 +msgid "FreeBSD/i386 emulation on FreeBSD/amd64" +msgstr "Совместимость FreeBSD/i386 на FreeBSD/amd64" + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:177 +msgid "FreeBSD/i386 emulation on FreeBSD/ia64" +msgstr "FreeBSD/i386 эмуляция на FreeBSD/ia64" + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:178 +msgid "Linux(R)-emulation of Linux(R) operating system on FreeBSD" +msgstr "Эмуляция Linux(R) операционной системы Linux(R) на FreeBSD" + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:179 +msgid "NDIS-emulation of Windows networking drivers interface" +msgstr "NDIS-эмуляция интерфейса сетевых драйверов Windows" + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:180 +msgid "NetBSD-emulation of NetBSD operating system" +msgstr "NetBSD-эмуляция операционной системы NetBSD" + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:181 +msgid "PECoff-support for PECoff FreeBSD executables" +msgstr "Поддержка PECoff для исполняемых файлов FreeBSD в формате PECoff" + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:182 +msgid "SVR4-emulation of System V revision 4 UNIX(R)" +msgstr "Эмуляция SVR4 System V revision 4 UNIX(R)" + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:185 +msgid "" +"Actively developed emulations are the Linux(R) layer and various FreeBSD-on-" +"FreeBSD layers. Others are not supposed to work properly nor be usable " +"these days." +msgstr "" +"Активно разрабатываемые эмуляции — это слой Linux(R) и различные слои " +"FreeBSD-on-FreeBSD. Остальные в настоящее время не должны работать корректно " +"или быть пригодными к использованию." + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:195 +msgid "" +"FreeBSD is traditional flavor of UNIX(R) in the sense of dividing the run of " +"processes into two halves: kernel space and user space run. There are two " +"types of process entry to the kernel: a syscall and a trap. There is only " +"one way to return. In the subsequent sections we will describe the three " +"gates to/from the kernel. The whole description applies to the i386 " +"architecture as the Linuxulator only exists there but the concept is similar " +"on other architectures. The information was taken from [1] and the source " +"code." +msgstr "" +"FreeBSD — это традиционный вариант UNIX(R) в смысле разделения выполнения " +"процессов на две части: выполнение в пространстве ядра и выполнение в " +"пространстве пользователя. Существует два типа входа процесса в ядро: " +"системный вызов (syscall) и ловушка (trap). Возврат только один. В " +"последующих разделах мы опишем три входа/выхода в/из ядра. Всё описание " +"относится к архитектуре i386, так как Linuxulator существует только там, но " +"концепция схожа на других архитектурах. Информация была взята из [1] и " +"исходного кода." + +#. type: Title ===== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:197 +#, no-wrap +msgid "System entries" +msgstr "Системные записи" + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:204 +msgid "" +"FreeBSD has an abstraction called an execution class loader, which is a " +"wedge into the man:execve[2] syscall. This employs a structure `sysentvec`, " +"which describes an executable ABI. It contains things like errno " +"translation table, signal translation table, various functions to serve " +"syscall needs (stack fixup, coredumping, etc.). Every ABI the FreeBSD " +"kernel wants to support must define this structure, as it is used later in " +"the syscall processing code and at some other places. System entries are " +"handled by trap handlers, where we can access both the kernel-space and the " +"user-space at once." +msgstr "" +"В FreeBSD существует абстракция, называемая загрузчиком классов исполнения, " +"которая является прослойкой в системном вызове man:execve[2]. Она использует " +"структуру `sysentvec`, описывающую ABI исполняемого файла. Эта структура " +"содержит такие элементы, как таблицу преобразования errno, таблицу " +"преобразования сигналов, различные функции для обработки системных вызовов " +"(исправление стека, создание дампов памяти и т.д.). Каждый ABI, который ядро " +"FreeBSD поддерживает, должен определять эту структуру, так как она " +"используется в дальнейшем в коде обработки системных вызовов и в некоторых " +"других местах. Системные вызовы обрабатываются обработчиками прерываний, где " +"можно одновременно получить доступ как к пространству ядра, так и к " +"пользовательскому пространству." + +#. type: Title ===== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:206 +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:288 +#, no-wrap +msgid "Syscalls" +msgstr "Системные вызовы" + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:209 +msgid "" +"Syscalls on FreeBSD are issued by executing interrupt `0x80` with register " +"`%eax` set to a desired syscall number with arguments passed on the stack." +msgstr "" +"Системные вызовы в FreeBSD выполняются путем прерывания `0x80` с " +"установленным в регистре `%eax` номером нужного системного вызова и " +"аргументами, переданными через стек." + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:215 +msgid "" +"When a process issues an interrupt `0x80`, the `int0x80` syscall trap " +"handler is issued (defined in [.filename]#sys/i386/i386/exception.s#), which " +"prepares arguments (i.e. copies them on to the stack) for a call to a C " +"function man:syscall[2] (defined in [.filename]#sys/i386/i386/trap.c#), " +"which processes the passed in trapframe. The processing consists of " +"preparing the syscall (depending on the `sysvec` entry), determining if the " +"syscall is 32-bit or 64-bit one (changes size of the parameters), then the " +"parameters are copied, including the syscall. Next, the actual syscall " +"function is executed with processing of the return code (special cases for " +"`ERESTART` and `EJUSTRETURN` errors). Finally an `userret()` is scheduled, " +"switching the process back to the users-pace. The parameters to the actual " +"syscall handler are passed in the form of `struct thread *td`, `struct " +"syscall args *` arguments where the second parameter is a pointer to the " +"copied in structure of parameters." +msgstr "" +"Когда процесс вызывает прерывание `0x80`, срабатывает обработчик системного " +"вызова `int0x80` (определённый в [.filename]#sys/i386/i386/exception.s#), " +"который подготавливает аргументы (т.е. копирует их в стек) для вызова " +"функции на языке C man:syscall[2] (определённой в [.filename]#sys/i386/i386/" +"trap.c#), обрабатывающей переданный фрейм прерывания. Обработка включает " +"подготовку системного вызова (в зависимости от записи `sysvec`), определение " +"разрядности системного вызова (32-битный или 64-битный, что влияет на размер " +"параметров), после чего параметры копируются, включая сам системный вызов. " +"Затем выполняется фактическая функция системного вызова с обработкой кода " +"возврата (особые случаи для ошибок `ERESTART` и `EJUSTRETURN`). В завершение " +"планируется вызов `userret()`, возвращающий процесс в пользовательское " +"пространство. Параметры для фактического обработчика системного вызова " +"передаются в виде аргументов `struct thread *td`, `struct syscall args *`, " +"где второй параметр является указателем на скопированную структуру " +"параметров." + +#. type: Title === +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:217 +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:307 +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:794 +#, no-wrap +msgid "Traps" +msgstr "Ловушки (trap)" + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:224 +msgid "" +"Handling of traps in FreeBSD is similar to the handling of syscalls. " +"Whenever a trap occurs, an assembler handler is called. It is chosen " +"between alltraps, alltraps with regs pushed or calltrap depending on the " +"type of the trap. This handler prepares arguments for a call to a C " +"function `trap()` (defined in [.filename]#sys/i386/i386/trap.c#), which then " +"processes the occurred trap. After the processing it might send a signal to " +"the process and/or exit to userland using `userret()`." +msgstr "" +"Обработка ловушек в FreeBSD аналогична обработке системных вызовов. При " +"возникновении ловушки вызывается обработчик на ассемблере. Он выбирается " +"между `alltraps`, `alltraps` с сохранением регистров или `calltrap` в " +"зависимости от типа ловушки. Этот обработчик подготавливает аргументы для " +"вызова функции на языке C `trap()` (определена в [.filename]#sys/i386/i386/" +"trap.c#), которая затем обрабатывает произошедшую ловушку. После обработки " +"она может отправить сигнал процессу и/или вернуться в пользовательское " +"пространство с помощью `userret()`." + +#. type: Title ===== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:226 +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:312 +#, no-wrap +msgid "Exits" +msgstr "Выходы" + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:230 +msgid "" +"Exits from kernel to userspace happen using the assembler routine `doreti` " +"regardless of whether the kernel was entered via a trap or via a syscall. " +"This restores the program status from the stack and returns to the userspace." +msgstr "" +"Выход из ядра в пользовательское пространство происходит с использованием " +"ассемблерной процедуры `doreti`, независимо от того, было ли ядро вызвано " +"через ловушку или через системный вызов. Это восстанавливает состояние " +"программы из стека и возвращает управление в пользовательское пространство." + +#. type: Title ===== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:232 +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:318 +#, no-wrap +msgid "UNIX(R) primitives" +msgstr "Примитивы UNIX(R)" + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:238 +msgid "" +"FreeBSD operating system adheres to the traditional UNIX(R) scheme, where " +"every process has a unique identification number, the so called _PID_ " +"(Process ID). PID numbers are allocated either linearly or randomly ranging " +"from `0` to `PID_MAX`. The allocation of PID numbers is done using linear " +"searching of PID space. Every thread in a process receives the same PID " +"number as result of the man:getpid[2] call." +msgstr "" +"Операционная система FreeBSD придерживается традиционной схемы UNIX(R), где " +"каждый процесс имеет уникальный идентификационный номер, так называемый " +"_PID_ (Идентификатор Процесса). Номера PID выделяются либо линейно, либо " +"случайным образом в диапазоне от `0` до `PID_MAX`. Распределение номеров PID " +"осуществляется с помощью линейного поиска в пространстве PID. Каждый поток в " +"процессе получает тот же номер PID в результате вызова man:getpid[2]." + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:249 +msgid "" +"There are currently two ways to implement threading in FreeBSD. The first " +"way is M:N threading followed by the 1:1 threading model. The default " +"library used is M:N threading (`libpthread`) and you can switch at runtime " +"to 1:1 threading (`libthr`). The plan is to switch to 1:1 library by " +"default soon. Although those two libraries use the same kernel primitives, " +"they are accessed through different API(es). The M:N library uses the " +"`kse_*` family of syscalls while the 1:1 library uses the `thr_*` family of " +"syscalls. Due to this, there is no general concept of thread ID shared " +"between kernel and userspace. Of course, both threading libraries implement " +"the pthread thread ID API. Every kernel thread (as described by `struct " +"thread`) has td tid identifier but this is not directly accessible from " +"userland and solely serves the kernel's needs. It is also used for 1:1 " +"threading library as pthread's thread ID but handling of this is internal to " +"the library and cannot be relied on." +msgstr "" +"В настоящее время в FreeBSD существует два способа реализации потоков. " +"Первый способ — это M:N потоки, за которым следует модель потоков 1:1. По " +"умолчанию используется библиотека M:N (`libpthread`), но во время выполнения " +"можно переключиться на потоки 1:1 (`libthr`). Планируется в ближайшее время " +"перейти на библиотеку 1:1 по умолчанию. Хотя обе библиотеки используют одни " +"и те же примитивы ядра, доступ к ним осуществляется через разные API. " +"Библиотека M:N использует семейство системных вызовов `kse_*`, тогда как " +"библиотека 1:1 использует семейство `thr_*`. Из-за этого отсутствует общая " +"концепция идентификатора потока, разделяемая между ядром и пользовательским " +"пространством. Конечно, обе библиотеки реализуют API идентификатора потока " +"pthread. У каждого потока ядра (как описано в `struct thread`) есть " +"идентификатор td tid, но он недоступен напрямую из пользовательского " +"пространства и служит исключительно нуждам ядра. Он также используется в " +"библиотеке потоков 1:1 в качестве идентификатора потока pthread, но " +"обработка этого идентификатора внутренняя для библиотеки и не может быть " +"использована напрямую." + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:257 +msgid "" +"As stated previously there are two implementations of threading in FreeBSD. " +"The M:N library divides the work between kernel space and userspace. Thread " +"is an entity that gets scheduled in the kernel but it can represent various " +"number of userspace threads. M userspace threads get mapped to N kernel " +"threads thus saving resources while keeping the ability to exploit " +"multiprocessor parallelism. Further information about the implementation " +"can be obtained from the man page or [1]. The 1:1 library directly maps a " +"userland thread to a kernel thread thus greatly simplifying the scheme. " +"None of these designs implement a fairness mechanism (such a mechanism was " +"implemented but it was removed recently because it caused serious slowdown " +"and made the code more difficult to deal with)." +msgstr "" +"Как упоминалось ранее, в FreeBSD существуют две реализации потоков. " +"Библиотека M:N разделяет работу между пространством ядра и пользовательским " +"пространством. Поток — это сущность, которая планируется в ядре, но может " +"представлять различное количество пользовательских потоков. M " +"пользовательских потоков отображаются на N потоков ядра, что позволяет " +"экономить ресурсы, сохраняя при этом возможность использовать преимущества " +"многопроцессорного параллелизма. Дополнительную информацию о реализации " +"можно получить из man-страницы или [1]. Библиотека 1:1 напрямую отображает " +"пользовательский поток на поток ядра, что значительно упрощает схему. Ни " +"одна из этих реализаций не включает механизм справедливости (такой механизм " +"был реализован, но недавно удалён, поскольку вызывал серьёзное замедление и " +"усложнял работу с кодом)." + +#. type: Title === +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:259 +#, no-wrap +msgid "What is Linux(R)" +msgstr "Что такое Linux(R)" + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:263 +msgid "" +"Linux(R) is a UNIX(R)-like kernel originally developed by Linus Torvalds, " +"and now being contributed to by a massive crowd of programmers all around " +"the world. From its mere beginnings to today, with wide support from " +"companies such as IBM or Google, Linux(R) is being associated with its fast " +"development pace, full hardware support and benevolent dictator model of " +"organization." +msgstr "" +"Linux(R) — это UNIX(R)-подобное ядро, изначально разработанное Линусом " +"Торвальдсом, а сейчас развиваемое множеством программистов по всему миру. От " +"своих скромных начал до сегодняшнего дня, при широкой поддержке таких " +"компаний, как IBM или Google, Linux(R) ассоциируется с быстрым темпом " +"разработки, полной поддержкой оборудования и моделью организации по принципу " +"\"доброжелательного диктатора\"." + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:267 +msgid "" +"Linux(R) development started in 1991 as a hobbyist project at University of " +"Helsinki in Finland. Since then it has obtained all the features of a " +"modern UNIX(R)-like OS: multiprocessing, multiuser support, virtual memory, " +"networking, basically everything is there. There are also highly advanced " +"features like virtualization etc." +msgstr "" +"Разработка Linux(R) началась в 1991 году как любительский проект в " +"Университете Хельсинки, Финляндия. С тех пор она приобрела все черты " +"современной ОС, подобной UNIX(R): многопроцессорность, поддержка " +"многопользовательского режима, виртуальная память, сетевое взаимодействие — " +"в общем, всё необходимое. Также присутствуют высокоуровневые функции, такие " +"как виртуализация и т. д." + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:270 +msgid "" +"As of 2006 Linux(R) seems to be the most widely used open source operating " +"system with support from independent software vendors like Oracle, " +"RealNetworks, Adobe, etc. Most of the commercial software distributed for " +"Linux(R) can only be obtained in a binary form so recompilation for other " +"operating systems is impossible." +msgstr "" +"В 2006 году Linux(R), похоже, был наиболее широко используемой открытой " +"операционной системой с поддержкой независимых поставщиков программного " +"обеспечения, таких как Oracle, RealNetworks, Adobe и других. Большая часть " +"коммерческого программного обеспечения, распространяемого для Linux(R), " +"доступна только в бинарном виде, поэтому перекомпиляция для других " +"операционных систем невозможна." + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:275 +msgid "" +"Most of the Linux(R) development happens in a Git version control system. " +"Git is a distributed system so there is no central source of the Linux(R) " +"code, but some branches are considered prominent and official. The version " +"number scheme implemented by Linux(R) consists of four numbers A.B.C.D. " +"Currently development happens in 2.6.C.D, where C represents major version, " +"where new features are added or changed while D is a minor version for " +"bugfixes only." +msgstr "" +"Большая часть разработки Linux(R) происходит в системе контроля версий Git. " +"Git — это распределённая система, поэтому нет централизованного источника " +"кода Linux(R), но некоторые ветви считаются основными и официальными. Схема " +"нумерации версий, используемая в Linux(R), состоит из четырёх чисел: " +"A.B.C.D. В настоящее время разработка ведётся в ветке 2.6.C.D, где C " +"обозначает мажорную версию, в которую добавляются или изменяются функции, а " +"D — минорную версию, предназначенную только для исправления ошибок." + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:277 +msgid "More information can be obtained from [3]." +msgstr "Дополнительную информацию можно получить из [3]." + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:286 +msgid "" +"Linux(R) follows the traditional UNIX(R) scheme of dividing the run of a " +"process in two halves: the kernel and user space. The kernel can be entered " +"in two ways: via a trap or via a syscall. The return is handled only in one " +"way. The further description applies to Linux(R) 2.6 on the i386(TM) " +"architecture. This information was taken from [2]." +msgstr "" +"Linux(R) следует традиционной схеме UNIX(R), разделяя выполнение процесса на " +"две части: ядро и пользовательское пространство. Ядро может быть вызвано " +"двумя способами: через ловушку (trap) или через системный вызов. Возврат " +"осуществляется только одним способом. Далее описание относится к Linux(R) " +"2.6 на архитектуре i386(TM). Эта информация взята из [2]." + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:296 +msgid "" +"Syscalls in Linux(R) are performed (in userspace) using `syscallX` macros " +"where X substitutes a number representing the number of parameters of the " +"given syscall. This macro translates to a code that loads `%eax` register " +"with a number of the syscall and executes interrupt `0x80`. After this " +"syscall return is called, which translates negative return values to " +"positive `errno` values and sets `res` to `-1` in case of an error. " +"Whenever the interrupt `0x80` is called the process enters the kernel in " +"system call trap handler. This routine saves all registers on the stack and " +"calls the selected syscall entry. Note that the Linux(R) calling convention " +"expects parameters to the syscall to be passed via registers as shown here:" +msgstr "" +"Системные вызовы в Linux(R) выполняются (в пользовательском пространстве) с " +"использованием макросов `syscallX`, где X заменяется числом, представляющим " +"количество параметров данного системного вызова. Этот макрос преобразуется в " +"код, который загружает регистр `%eax` номером системного вызова и выполняет " +"прерывание `0x80`. После этого вызывается возврат из системного вызова, " +"который преобразует отрицательные значения возврата в положительные значения " +"`errno` и устанавливает `res` в `-1` в случае ошибки. При вызове прерывания " +"`0x80` процесс переходит в ядро в обработчик ловушки системного вызова. Эта " +"процедура сохраняет все регистры в стеке и вызывает выбранную точку входа " +"системного вызова. Обратите внимание, что соглашение о вызовах Linux(R) " +"предполагает передачу параметров системного вызова через регистры, как " +"показано здесь:" + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:298 +msgid "parameter -> `%ebx`" +msgstr "параметр -> `%ebx`" + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:299 +msgid "parameter -> `%ecx`" +msgstr "параметр -> `%ecx`" + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:300 +msgid "parameter -> `%edx`" +msgstr "параметр -> `%edx`" + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:301 +msgid "parameter -> `%esi`" +msgstr "параметр -> `%esi`" + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:302 +msgid "parameter -> `%edi`" +msgstr "параметр -> `%edi`" + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:303 +msgid "parameter -> `%ebp`" +msgstr "параметр -> `%ebp`" + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:305 +msgid "" +"There are some exceptions to this, where Linux(R) uses different calling " +"convention (most notably the `clone` syscall)." +msgstr "" +"Существуют некоторые исключения из этого правила, где Linux(R) использует " +"другие соглашения о вызовах (наиболее примечателен системный вызов `clone`)." + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:310 +msgid "" +"The trap handlers are introduced in [.filename]#arch/i386/kernel/traps.c# " +"and most of these handlers live in [.filename]#arch/i386/kernel/entry.S#, " +"where handling of the traps happens." +msgstr "" +"Обработчики ловушек представлены в файле [.filename]#arch/i386/kernel/" +"traps.c#, а большинство этих обработчиков находятся в [.filename]#arch/i386/" +"kernel/entry.S#, где происходит обработка ловушек." + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:316 +msgid "" +"Return from the syscall is managed by syscall man:exit[3], which checks for " +"the process having unfinished work, then checks whether we used user-" +"supplied selectors. If this happens stack fixing is applied and finally the " +"registers are restored from the stack and the process returns to the " +"userspace." +msgstr "" +"Возврат из системного вызова обрабатывается функцией `syscall man:exit[3]`, " +"которая проверяет, есть ли у процесса незавершённые задачи, затем проверяет, " +"использовались ли селекторы, предоставленные пользователем. Если это " +"произошло, применяется исправление стека, и, наконец, регистры " +"восстанавливаются из стека, а процесс возвращается в пользовательское " +"пространство." + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:327 +msgid "" +"In the 2.6 version, the Linux(R) operating system redefined some of the " +"traditional UNIX(R) primitives, notably PID, TID and thread. PID is defined " +"not to be unique for every process, so for some processes (threads) " +"man:getppid[2] returns the same value. Unique identification of process is " +"provided by TID. This is because _NPTL_ (New POSIX(R) Thread Library) " +"defines threads to be normal processes (so called 1:1 threading). Spawning " +"a new process in Linux(R) 2.6 happens using the `clone` syscall (fork " +"variants are reimplemented using it). This clone syscall defines a set of " +"flags that affect behavior of the cloning process regarding thread " +"implementation. The semantic is a bit fuzzy as there is no single flag " +"telling the syscall to create a thread." +msgstr "" +"В версии 2.6 операционная система Linux(R) переопределила некоторые " +"традиционные примитивы UNIX(R), в частности PID, TID и поток. PID " +"определяется не как уникальный для каждого процесса, поэтому для некоторых " +"процессов (потоков) man:getppid[2] возвращает одинаковое значение. " +"Уникальная идентификация процесса обеспечивается TID. Это связано с тем, что " +"_NPTL_ (New POSIX(R) Thread Library) определяет потоки как обычные процессы " +"(так называемая модель 1:1). Создание нового процесса в Linux(R) 2.6 " +"происходит с использованием системного вызова `clone` (варианты fork " +"перереализованы с его использованием). Этот системный вызов clone определяет " +"набор флагов, которые влияют на поведение процесса клонирования в отношении " +"реализации потоков. Семантика немного размыта, так как нет единого флага, " +"указывающего системному вызову создать поток." + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:329 +msgid "Implemented clone flags are:" +msgstr "Реализованные флаги клонирования:" + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:331 +msgid "`CLONE_VM` - processes share their memory space" +msgstr "`CLONE_VM` - процессы разделяют общее адресное пространство" + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:332 +msgid "`CLONE_FS` - share umask, cwd and namespace" +msgstr "" +"`CLONE_FS` — совместно использовать umask, текущий рабочий каталог и " +"пространство имён" + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:333 +msgid "`CLONE_FILES` - share open files" +msgstr "`CLONE_FILES` - совместно использовать открытые файлы" + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:334 +msgid "`CLONE_SIGHAND` - share signal handlers and blocked signals" +msgstr "" +"`CLONE_SIGHAND` - разделять обработчики сигналов и заблокированные сигналы" + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:335 +msgid "`CLONE_PARENT` - share parent" +msgstr "`CLONE_PARENT` - использовать один процесс к качестве родительского" + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:336 +msgid "`CLONE_THREAD` - be thread (further explanation below)" +msgstr "`CLONE_THREAD` — быть потоком (дальнейшие пояснения ниже)" + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:337 +msgid "`CLONE_NEWNS` - new namespace" +msgstr "`CLONE_NEWNS` - новое пространство имен" + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:338 +msgid "`CLONE_SYSVSEM` - share SysV undo structures" +msgstr "`CLONE_SYSVSEM` - совместное использование структур отмены SysV" + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:339 +msgid "`CLONE_SETTLS` - setup TLS at supplied address" +msgstr "`CLONE_SETTLS` - настройка TLS по указанному адресу" + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:340 +msgid "`CLONE_PARENT_SETTID` - set TID in the parent" +msgstr "`CLONE_PARENT_SETTID` - установить TID в родителе" + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:341 +msgid "`CLONE_CHILD_CLEARTID` - clear TID in the child" +msgstr "`CLONE_CHILD_CLEARTID` - очистить TID в дочернем процессе" + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:342 +msgid "`CLONE_CHILD_SETTID` - set TID in the child" +msgstr "`CLONE_CHILD_SETTID` - установить TID в дочернем процессе" + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:348 +msgid "" +"`CLONE_PARENT` sets the real parent to the parent of the caller. This is " +"useful for threads because if thread A creates thread B we want thread B to " +"be parented to the parent of the whole thread group. `CLONE_THREAD` does " +"exactly the same thing as `CLONE_PARENT`, `CLONE_VM` and `CLONE_SIGHAND`, " +"rewrites PID to be the same as PID of the caller, sets exit signal to be " +"none and enters the thread group. `CLONE_SETTLS` sets up GDT entries for " +"TLS handling. The `CLONE_*_*TID` set of flags sets/clears user supplied " +"address to TID or 0." +msgstr "" +"`CLONE_PARENT` устанавливает реального родителя в родителя вызывающего " +"процесса. Это полезно для потоков, потому что если поток A создаёт поток B, " +"мы хотим, чтобы поток B был привязан к родителю всей группы потоков. " +"`CLONE_THREAD` делает то же самое, что `CLONE_PARENT`, `CLONE_VM` и " +"`CLONE_SIGHAND`, перезаписывает PID, чтобы он совпадал с PID вызывающего " +"процесса, устанавливает сигнал завершения в \"нет\" и входит в группу " +"потоков. `CLONE_SETTLS` настраивает записи GDT для обработки TLS. Набор " +"флагов `CLONE_*_*TID` устанавливает/сбрасывает предоставленный пользователем " +"адрес в TID или 0." + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:352 +msgid "" +"As you can see the `CLONE_THREAD` does most of the work and does not seem to " +"fit the scheme very well. The original intention is unclear (even for " +"authors, according to comments in the code) but I think originally there was " +"one threading flag, which was then parcelled among many other flags but this " +"separation was never fully finished. It is also unclear what this partition " +"is good for as glibc does not use that so only hand-written use of the clone " +"permits a programmer to access this features." +msgstr "" +"Как видно, `CLONE_THREAD` выполняет большую часть работы и не очень хорошо " +"вписывается в схему. Первоначальный замысел неясен (даже для авторов, " +"согласно комментариям в коде), но я думаю, изначально был один флаг для " +"потоков, который затем был разделён на множество других флагов, но это " +"разделение так и не было завершено. Также непонятно, для чего нужно это " +"разделение, так как glibc не использует его, и только ручное использование " +"clone позволяет программисту получить доступ к этим возможностям." + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:355 +msgid "" +"For non-threaded programs the PID and TID are the same. For threaded " +"programs the first thread PID and TID are the same and every created thread " +"shares the same PID and gets assigned a unique TID (because `CLONE_THREAD` " +"is passed in) also parent is shared for all processes forming this threaded " +"program." +msgstr "" +"Для непоточных программ PID и TID совпадают. Для поточных программ первый " +"поток имеет одинаковые PID и TID, а каждый созданный поток разделяет тот же " +"PID и получает уникальный TID (поскольку передается `CLONE_THREAD`), также " +"родительский процесс общий для всех процессов, образующих эту поточную " +"программу." + +#. type: .abstract-title +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:357 +msgid "" +"The code that implements man:pthread_create[3] in NPTL defines the clone " +"flags like this:" +msgstr "" +"Код, реализующий man:pthread_create[3] в NPTL, определяет флаги clone " +"следующим образом:" + +#. type: delimited block . 4 +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:361 +#, no-wrap +msgid "int clone_flags = (CLONE_VM | CLONE_FS | CLONE_FILES | CLONE_SIGNAL\n" +msgstr "int clone_flags = (CLONE_VM | CLONE_FS | CLONE_FILES | CLONE_SIGNAL\n" + +#. type: delimited block . 4 +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:363 +#, no-wrap +msgid " | CLONE_SETTLS | CLONE_PARENT_SETTID\n" +msgstr " | CLONE_SETTLS | CLONE_PARENT_SETTID\n" + +#. type: delimited block . 4 +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:366 +#, no-wrap +msgid "" +"| CLONE_CHILD_CLEARTID | CLONE_SYSVSEM\n" +"#if __ASSUME_NO_CLONE_DETACHED == 0\n" +msgstr "" +"| CLONE_CHILD_CLEARTID | CLONE_SYSVSEM\n" +"#if __ASSUME_NO_CLONE_DETACHED == 0\n" + +#. type: delimited block . 4 +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:369 +#, no-wrap +msgid "" +"| CLONE_DETACHED\n" +"#endif\n" +msgstr "" +"| CLONE_DETACHED\n" +"#endif\n" + +#. type: delimited block . 4 +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:371 +#, no-wrap +msgid "| 0);\n" +msgstr "| 0);\n" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:374 +msgid "The `CLONE_SIGNAL` is defined like" +msgstr "`CLONE_SIGNAL` определен как" + +#. type: delimited block . 4 +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:378 +#, no-wrap +msgid "#define CLONE_SIGNAL (CLONE_SIGHAND | CLONE_THREAD)\n" +msgstr "#define CLONE_SIGNAL (CLONE_SIGHAND | CLONE_THREAD)\n" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:381 +msgid "the last 0 means no signal is sent when any of the threads exits." +msgstr "" +"последний 0 означает, что сигнал не отправляется при завершении любого из " +"потоков." + +#. type: Title === +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:383 +#, no-wrap +msgid "What is emulation" +msgstr "Что такое эмуляция" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:388 +msgid "" +"According to a dictionary definition, emulation is the ability of a program " +"or device to imitate another program or device. This is achieved by " +"providing the same reaction to a given stimulus as the emulated object. In " +"practice, the software world mostly sees three types of emulation - a " +"program used to emulate a machine (QEMU, various game console emulators " +"etc.), software emulation of a hardware facility (OpenGL emulators, floating " +"point units emulation etc.) and operating system emulation (either in kernel " +"of the operating system or as a userspace program)." +msgstr "" +"Согласно словарному определению, эмуляция — это способность программы или " +"устройства имитировать другую программу или устройство. Это достигается за " +"счёт предоставления той же реакции на заданный стимул, что и у эмулируемого " +"объекта. На практике в мире программного обеспечения в основном встречаются " +"три типа эмуляции — программа, используемая для эмуляции машины (QEMU, " +"различные эмуляторы игровых консолей и т.д.), программная эмуляция " +"аппаратного обеспечения (эмуляторы OpenGL, эмуляция блоков плавающей запятой " +"и т.д.) и эмуляция операционной системы (либо в ядре операционной системы, " +"либо в виде программы пользовательского пространства)." + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:395 +msgid "" +"Emulation is usually used in a place, where using the original component is " +"not feasible nor possible at all. For example someone might want to use a " +"program developed for a different operating system than they use. Then " +"emulation comes in handy. Sometimes there is no other way but to use " +"emulation - e.g. when the hardware device you try to use does not exist (yet/" +"anymore) then there is no other way but emulation. This happens often when " +"porting an operating system to a new (non-existent) platform. Sometimes it " +"is just cheaper to emulate." +msgstr "" +"Эмуляция обычно используется в тех случаях, когда применение оригинального " +"компонента невозможно или нецелесообразно. Например, может возникнуть " +"необходимость использовать программу, разработанную для другой операционной " +"системы. В такой ситуации на помощь приходит эмуляция. Иногда эмуляция — " +"единственный возможный вариант, например, когда необходимое аппаратное " +"устройство ещё не существует или уже не выпускается. Такое часто происходит " +"при переносе операционной системы на новую (ещё не существующую) платформу. " +"Иногда эмуляция просто экономически выгоднее." + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:407 +msgid "" +"Looking from an implementation point of view, there are two main approaches " +"to the implementation of emulation. You can either emulate the whole thing " +"- accepting possible inputs of the original object, maintaining inner state " +"and emitting correct output based on the state and/or input. This kind of " +"emulation does not require any special conditions and basically can be " +"implemented anywhere for any device/program. The drawback is that " +"implementing such emulation is quite difficult, time-consuming and error-" +"prone. In some cases we can use a simpler approach. Imagine you want to " +"emulate a printer that prints from left to right on a printer that prints " +"from right to left. It is obvious that there is no need for a complex " +"emulation layer but simply reversing of the printed text is sufficient. " +"Sometimes the emulating environment is very similar to the emulated one so " +"just a thin layer of some translation is necessary to provide fully working " +"emulation! As you can see this is much less demanding to implement, so less " +"time-consuming and error-prone than the previous approach. But the " +"necessary condition is that the two environments must be similar enough. " +"The third approach combines the two previous. Most of the time the objects " +"do not provide the same capabilities so in a case of emulating the more " +"powerful one on the less powerful we have to emulate the missing features " +"with full emulation described above." +msgstr "" +"С точки зрения реализации, существует два основных подхода к эмуляции. Вы " +"можете либо эмулировать всё целиком — принимать возможные входные данные " +"исходного объекта, поддерживать внутреннее состояние и выдавать корректные " +"выходные данные на основе состояния и/или входных данных. Такой вид эмуляции " +"не требует каких-либо специальных условий и, в принципе, может быть " +"реализован где угодно для любого устройства/программы. Недостаток в том, что " +"реализация такой эмуляции довольно сложна, трудоёмка и подвержена ошибкам. В " +"некоторых случаях можно использовать более простой подход. Представьте, что " +"вы хотите эмулировать принтер, печатающий слева направо, на принтере, " +"который печатает справа налево. Очевидно, что нет необходимости в сложном " +"слое эмуляции — достаточно просто перевернуть печатаемый текст. Иногда " +"эмулирующая среда очень похожа на эмулируемую, и тогда достаточно тонкого " +"слоя преобразования для обеспечения полностью рабочей эмуляции! Как видите, " +"такой подход гораздо менее требователен к реализации, а значит, менее " +"трудоёмок и подвержен ошибкам, чем предыдущий. Однако необходимое условие — " +"две среды должны быть достаточно схожи. Третий подход сочетает в себе два " +"предыдущих. Чаще всего объекты не предоставляют одинаковые возможности, " +"поэтому в случае эмуляции более мощного объекта на менее мощном приходится " +"эмулировать отсутствующие функции с помощью полной эмуляции, описанной выше." + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:410 +msgid "" +"This master thesis deals with emulation of UNIX(R) on UNIX(R), which is " +"exactly the case, where only a thin layer of translation is sufficient to " +"provide full emulation. The UNIX(R) API consists of a set of syscalls, " +"which are usually self contained and do not affect some global kernel state." +msgstr "" +"Эта магистерская диссертация посвящена эмуляции UNIX(R) на UNIX(R), что " +"является именно тем случаем, когда достаточно тонкого слоя трансляции для " +"обеспечения полной эмуляции. API UNIX(R) состоит из набора системных " +"вызовов, которые обычно самодостаточны и не влияют на глобальное состояние " +"ядра." + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:412 +msgid "" +"There are a few syscalls that affect inner state but this can be dealt with " +"by providing some structures that maintain the extra state." +msgstr "" +"Существует несколько системных вызовов, которые влияют на внутреннее " +"состояние, но это можно решить, предоставив некоторые структуры, " +"поддерживающие дополнительное состояние." + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:416 +msgid "" +"No emulation is perfect and emulations tend to lack some parts but this " +"usually does not cause any serious drawbacks. Imagine a game console " +"emulator that emulates everything but music output. No doubt that the games " +"are playable and one can use the emulator. It might not be that comfortable " +"as the original game console but its an acceptable compromise between price " +"and comfort." +msgstr "" +"Эмуляция не бывает идеальной, и в эмуляторах часто чего-то не хватает, но " +"обычно это не вызывает серьёзных проблем. Представьте эмулятор игровой " +"приставки, который эмулирует всё, кроме звука. Без сомнения, игры остаются " +"играбельными, и эмулятором можно пользоваться. Возможно, это не так " +"комфортно, как оригинальная приставка, но это приемлемый компромисс между " +"ценой и удобством." + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:420 +msgid "" +"The same goes with the UNIX(R) API. Most programs can live with a very " +"limited set of syscalls working. Those syscalls tend to be the oldest ones " +"(man:read[2]/man:write[2], man:fork[2] family, man:signal[3] handling, " +"man:exit[3], man:socket[2] API) hence it is easy to emulate because their " +"semantics is shared among all UNIX(R)es, which exist todays." +msgstr "" +"То же самое касается UNIX(R) API. Большинство программ могут работать с " +"очень ограниченным набором системных вызовов. Эти вызовы, как правило, " +"являются самыми старыми (man:read[2]/man:write[2], семейство man:fork[2], " +"обработка man:signal[3], man:exit[3], API man:socket[2]), поэтому их легко " +"эмулировать, поскольку их семантика одинакова во всех современных UNIX(R)-" +"подобных системах." + +#. type: Title == +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:422 +#, no-wrap +msgid "Emulation" +msgstr "Эмуляция" + +#. type: Title === +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:424 +#, no-wrap +msgid "How emulation works in FreeBSD" +msgstr "Как работает эмуляция в FreeBSD" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:429 +msgid "" +"As stated earlier, FreeBSD supports running binaries from several other " +"UNIX(R)es. This works because FreeBSD has an abstraction called the " +"execution class loader. This wedges into the man:execve[2] syscall, so when " +"man:execve[2] is about to execute a binary it examines its type." +msgstr "" +"Как упоминалось ранее, FreeBSD поддерживает выполнение бинарных файлов из " +"нескольких других UNIX(R)-подобных систем. Это возможно благодаря наличию в " +"FreeBSD абстракции, называемой загрузчик классов исполнения. Он " +"интегрируется в системный вызов man:execve[2], поэтому когда man:execve[2] " +"собирается выполнить бинарный файл, он анализирует его тип." + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:435 +msgid "" +"There are basically two types of binaries in FreeBSD. Shell-like text " +"scripts which are identified by `#!` as their first two characters and " +"normal (typically _ELF_) binaries, which are a representation of a compiled " +"executable object. The vast majority (one could say all of them) of " +"binaries in FreeBSD are from type ELF. ELF files contain a header, which " +"specifies the OS ABI for this ELF file. By reading this information, the " +"operating system can accurately determine what type of binary the given file " +"is." +msgstr "" +"В FreeBSD существуют два основных типа исполняемых файлов. Текстовые " +"скрипты, подобные shell-скриптам, которые идентифицируются по первым двум " +"символам `#!`, и обычные (как правило, _ELF_) бинарные файлы, представляющие " +"собой скомпилированные исполняемые объекты. Подавляющее большинство (можно " +"сказать, все) исполняемых файлов в FreeBSD относятся к типу ELF. Файлы ELF " +"содержат заголовок, который определяет ABI операционной системы для данного " +"ELF-файла. Считывая эту информацию, операционная система может точно " +"определить, к какому типу относится данный исполняемый файл." + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:441 +msgid "" +"Every OS ABI must be registered in the FreeBSD kernel. This applies to the " +"FreeBSD native OS ABI, as well. So when man:execve[2] executes a binary it " +"iterates through the list of registered APIs and when it finds the right one " +"it starts to use the information contained in the OS ABI description (its " +"syscall table, `errno` translation table, etc.). So every time the process " +"calls a syscall, it uses its own set of syscalls instead of some global " +"one. This effectively provides a very elegant and easy way of supporting " +"execution of various binary formats." +msgstr "" +"Каждый ABI ОС должен быть зарегистрирован в ядре FreeBSD. Это относится и к " +"родному ABI ОС FreeBSD. Таким образом, когда man:execve[2] выполняет " +"двоичный файл, он перебирает список зарегистрированных API, и когда находит " +"подходящий, начинает использовать информацию, содержащуюся в описании ABI ОС " +"(его таблицу системных вызовов, таблицу преобразования `errno` и т.д.). " +"Таким образом, каждый раз, когда процесс вызывает системный вызов, он " +"использует свой собственный набор системных вызовов вместо какого-либо " +"глобального. Это обеспечивает очень элегантный и простой способ поддержки " +"выполнения различных двоичных форматов." + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:446 +msgid "" +"The nature of emulation of different OSes (and also some other subsystems) " +"led developers to invite a handler event mechanism. There are various " +"places in the kernel, where a list of event handlers are called. Every " +"subsystem can register an event handler and they are called accordingly. " +"For example, when a process exits there is a handler called that possibly " +"cleans up whatever the subsystem needs to be cleaned." +msgstr "" +"Природа эмуляции различных ОС (а также некоторых других подсистем) привела " +"разработчиков к внедрению механизма обработчиков событий. В ядре существует " +"множество мест, где вызывается список обработчиков событий. Каждая " +"подсистема может зарегистрировать обработчик событий, и они вызываются " +"соответствующим образом. Например, при завершении процесса вызывается " +"обработчик, который может выполнить необходимую очистку для подсистемы." + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:448 +msgid "" +"Those simple facilities provide basically everything that is needed for the " +"emulation infrastructure and in fact these are basically the only things " +"necessary to implement the Linux(R) emulation layer." +msgstr "" +"Те простые средства предоставляют практически всё необходимое для " +"инфраструктуры эмуляции, и, по сути, это единственное, что требуется для " +"реализации слоя эмуляции Linux(R)." + +#. type: Title === +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:450 +#, no-wrap +msgid "Common primitives in the FreeBSD kernel" +msgstr "Общие примитивы в ядре FreeBSD" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:454 +msgid "" +"Emulation layers need some support from the operating system. I am going to " +"describe some of the supported primitives in the FreeBSD operating system." +msgstr "" +"Для работы слоев эмуляции требуется некоторая поддержка со стороны " +"операционной системы. Я расскажу о некоторых поддерживаемых примитивах в " +"операционной системе FreeBSD." + +#. type: Title ==== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:456 +#, no-wrap +msgid "Locking primitives" +msgstr "Примитивы синхронизации" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:459 +msgid "Contributed by: `{attilio}`" +msgstr "Добавил: `{attilio}`" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:461 +msgid "" +"The FreeBSD synchronization primitive set is based on the idea to supply a " +"rather huge number of different primitives in a way that the better one can " +"be used for every particular, appropriate situation." +msgstr "" +"Примитивы синхронизации FreeBSD основаны на идее предоставления достаточно " +"большого количества различных примитивов таким образом, чтобы для каждой " +"конкретной подходящей ситуации можно было использовать наилучший." + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:463 +msgid "" +"To a high level point of view you can consider three kinds of " +"synchronization primitives in the FreeBSD kernel:" +msgstr "" +"На высоком уровне можно выделить три вида примитивов синхронизации в ядре " +"FreeBSD:" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:465 +msgid "atomic operations and memory barriers" +msgstr "атомарные операции и барьеры памяти" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:466 +msgid "locks" +msgstr "блокировки" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:467 +msgid "scheduling barriers" +msgstr "барьеры планирования" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:470 +msgid "" +"Below there are descriptions for the 3 families. For every lock, you should " +"really check the linked manpage (where possible) for more detailed " +"explanations." +msgstr "" +"Ниже приведены описания для 3 семейств. Для каждой блокировки рекомендуется " +"ознакомиться с соответствующей справочной страницей (где это возможно), " +"чтобы получить более подробные объяснения." + +#. type: Title ===== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:472 +#, no-wrap +msgid "Atomic operations and memory barriers" +msgstr "Атомарные операции и барьеры памяти" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:483 +msgid "" +"Atomic operations are implemented through a set of functions performing " +"simple arithmetics on memory operands in an atomic way with respect to " +"external events (interrupts, preemption, etc.). Atomic operations can " +"guarantee atomicity just on small data types (in the magnitude order of the " +"`.long.` architecture C data type), so should be rarely used directly in the " +"end-level code, if not only for very simple operations (like flag setting in " +"a bitmap, for example). In fact, it is rather simple and common to write " +"down a wrong semantic based on just atomic operations (usually referred as " +"lock-less). The FreeBSD kernel offers a way to perform atomic operations in " +"conjunction with a memory barrier. The memory barriers will guarantee that " +"an atomic operation will happen following some specified ordering with " +"respect to other memory accesses. For example, if we need that an atomic " +"operation happen just after all other pending writes (in terms of " +"instructions reordering buffers activities) are completed, we need to " +"explicitly use a memory barrier in conjunction to this atomic operation. So " +"it is simple to understand why memory barriers play a key role for higher-" +"level locks building (just as refcounts, mutexes, etc.). For a detailed " +"explanatory on atomic operations, please refer to man:atomic[9]. It is far, " +"however, noting that atomic operations (and memory barriers as well) should " +"ideally only be used for building front-ending locks (as mutexes)." +msgstr "" +"Атомарные операции реализуются через набор функций, выполняющих простые " +"арифметические действия над операндами в памяти атомарным образом по " +"отношению к внешним событиям (прерываниям, вытеснению и т. д.). Атомарные " +"операции могут гарантировать атомарность только для небольших типов данных " +"(порядка величины типа `.long` в архитектуре C), поэтому их следует редко " +"использовать напрямую в конечном коде, разве что для очень простых операций " +"(например, установки флага в битовой карте). На самом деле довольно просто и " +"часто можно допустить семантическую ошибку, полагаясь только на атомарные " +"операции (обычно называемые lock-less). Ядро FreeBSD предоставляет способ " +"выполнения атомарных операций в сочетании с барьерами памяти. Барьеры памяти " +"гарантируют, что атомарная операция произойдет в определенном порядке " +"относительно других обращений к памяти. Например, если нам нужно, чтобы " +"атомарная операция выполнилась только после завершения всех ожидающих " +"операций записи (с точки зрения переупорядочивания буферов инструкций), нам " +"необходимо явно использовать барьер памяти вместе с этой атомарной " +"операцией. Таким образом, легко понять, почему барьеры памяти играют " +"ключевую роль в построении высокоуровневых блокировок (таких как refcounts, " +"мьютексы и т. д.). Для подробного объяснения атомарных операций обратитесь к " +"man:atomic[9]. Однако важно отметить, что атомарные операции (и барьеры " +"памяти тоже) в идеале должны использоваться только для построения фронтенд-" +"блокировок (например, мьютексов)." + +#. type: Title ===== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:485 +#, no-wrap +msgid "Refcounts" +msgstr "Счетчики ссылок (refcount)" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:491 +msgid "" +"Refcounts are interfaces for handling reference counters. They are " +"implemented through atomic operations and are intended to be used just for " +"cases, where the reference counter is the only one thing to be protected, so " +"even something like a spin-mutex is deprecated. Using the refcount " +"interface for structures, where a mutex is already used is often wrong since " +"we should probably close the reference counter in some already protected " +"paths. A manpage discussing refcount does not exist currently, just check " +"[.filename]#sys/refcount.h# for an overview of the existing API." +msgstr "" +"Счетчики ссылок (refcounts) — это интерфейсы для работы с подсчетом ссылок. " +"Они реализованы с использованием атомарных операций и предназначены для " +"случаев, когда счетчик ссылок — это единственное, что требует защиты, " +"поэтому даже такие механизмы, как спин-мьютекс, не рекомендуются. " +"Использование интерфейса refcount для структур, где уже применяется мьютекс, " +"часто является ошибкой, так как, вероятно, следует защитить счетчик ссылок в " +"рамках уже существующих защищенных участков кода. В настоящее время man-" +"страница, посвященная refcount, отсутствует; для обзора существующего API " +"обратитесь к [.filename]#sys/refcount.h#." + +#. type: Title ===== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:493 +#, no-wrap +msgid "Locks" +msgstr "Блокировки" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:498 +msgid "" +"FreeBSD kernel has huge classes of locks. Every lock is defined by some " +"peculiar properties, but probably the most important is the event linked to " +"contesting holders (or in other terms, the behavior of threads unable to " +"acquire the lock). FreeBSD's locking scheme presents three different " +"behaviors for contenders:" +msgstr "" +"Ядро FreeBSD имеет множество классов блокировок. Каждая блокировка " +"определяется некоторыми уникальными свойствами, но, вероятно, наиболее " +"важным является событие, связанное с конкурирующими владельцами (или, " +"другими словами, поведение потоков, неспособных захватить блокировку). Схема " +"блокировок FreeBSD предлагает три различных поведения для конкурирующих " +"потоков:" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:500 +msgid "spinning" +msgstr "вращающиеся" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:501 +msgid "blocking" +msgstr "блокирующие" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:502 +msgid "sleeping" +msgstr "спящие" + +#. type: delimited block = 4 +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:506 +msgid "numbers are not casual" +msgstr "номера приведены не случайно" + +#. type: Title ===== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:509 +#, no-wrap +msgid "Spinning locks" +msgstr "Вращающиеся блокировки" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:515 +msgid "" +"Spin locks let waiters to spin until they cannot acquire the lock. An " +"important matter do deal with is when a thread contests on a spin lock if it " +"is not descheduled. Since the FreeBSD kernel is preemptive, this exposes " +"spin lock at the risk of deadlocks that can be solved just disabling " +"interrupts while they are acquired. For this and other reasons (like lack " +"of priority propagation support, poorness in load balancing schemes between " +"CPUs, etc.), spin locks are intended to protect very small paths of code, or " +"ideally not to be used at all if not explicitly requested (explained later)." +msgstr "" +"Спин-блокировки позволяют ожидающим потокам продолжать работу (вращаться), " +"пока они не смогут захватить блокировку. Важным аспектом является ситуация, " +"когда поток соревнуется за спин-блокировку и не вытесняется. Поскольку ядро " +"FreeBSD является вытесняющим, это подвергает спин-блокировки риску " +"взаимоблокировок, которые можно устранить только отключением прерываний на " +"время их удержания. По этой и другим причинам (таким как отсутствие " +"поддержки распространения приоритетов, неэффективность схем балансировки " +"нагрузки между CPU и т.д.), спин-блокировки предназначены для защиты очень " +"небольших участков кода или, в идеале, не должны использоваться вовсе, если " +"это не требуется явно (об этом далее)." + +#. type: Title ===== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:517 +#, no-wrap +msgid "Blocking" +msgstr "Блокирующие" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:522 +msgid "" +"Block locks let waiters to be descheduled and blocked until the lock owner " +"does not drop it and wakes up one or more contenders. To avoid starvation " +"issues, blocking locks do priority propagation from the waiters to the " +"owner. Block locks must be implemented through the turnstile interface and " +"are intended to be the most used kind of locks in the kernel, if no " +"particular conditions are met." +msgstr "" +"Блокирующие блокировки позволяют ожидающим потокам быть выгруженными и " +"заблокированными до тех пор, пока владелец блокировки не освободит её и не " +"разбудит один или несколько конкурентов. Чтобы избежать проблем с " +"голоданием, блокирующие блокировки передают приоритет от ожидающих к " +"владельцу. Блокирующие блокировки должны быть реализованы через интерфейс " +"турникета и предназначены для наиболее частого использования в ядре, если " +"нет особых условий." + +#. type: Title ===== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:524 +#, no-wrap +msgid "Sleeping" +msgstr "Спящие" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:529 +msgid "" +"Sleep locks let waiters to be descheduled and fall asleep until the lock " +"holder does not drop it and wakes up one or more waiters. Since sleep locks " +"are intended to protect large paths of code and to cater asynchronous " +"events, they do not do any form of priority propagation. They must be " +"implemented through the man:sleepqueue[9] interface." +msgstr "" +"Спящие блокировки (с ожиданием) позволяют ожидающим потокам быть " +"вытесненными и заснуть до тех пор, пока держатель блокировки не освободит её " +"и не разбудит один или несколько ожидающих. Поскольку блокировки с ожиданием " +"предназначены для защиты больших участков кода и обработки асинхронных " +"событий, они не поддерживают распространение приоритетов. Они должны быть " +"реализованы через интерфейс man:sleepqueue[9]." + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:533 +msgid "" +"The order used to acquire locks is very important, not only for the " +"possibility to deadlock due at lock order reversals, but even because lock " +"acquisition should follow specific rules linked to locks natures. If you " +"give a look at the table above, the practical rule is that if a thread holds " +"a lock of level n (where the level is the number listed close to the kind of " +"lock) it is not allowed to acquire a lock of superior levels, since this " +"would break the specified semantic for a path. For example, if a thread " +"holds a block lock (level 2), it is allowed to acquire a spin lock (level 1) " +"but not a sleep lock (level 3), since block locks are intended to protect " +"smaller paths than sleep lock (these rules are not about atomic operations " +"or scheduling barriers, however)." +msgstr "" +"Порядок захвата блокировок очень важен, не только из-за возможности " +"взаимоблокировки при обратном порядке захвата, но и потому, что захват " +"блокировок должен следовать определённым правилам, связанным с их природой. " +"Если взглянуть на таблицу выше, практическое правило заключается в том, что " +"если поток удерживает блокировку уровня n (где уровень — это число, " +"указанное рядом с типом блокировки), ему запрещено захватывать блокировки " +"более высоких уровней, так как это нарушит заданную семантику пути. " +"Например, если поток удерживает блокирующую блокировку (уровень 2), ему " +"разрешено захватывать спин-блокировку (уровень 1), но не спящую блокировку " +"(уровень 3), поскольку блокирующие блокировки предназначены для защиты более " +"коротких путей, чем спящие блокировки (однако эти правила не касаются " +"атомарных операций или барьеров планирования)." + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:535 +msgid "This is a list of lock with their respective behaviors:" +msgstr "Вот список блокировок с соответствующими типами поведения:" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:537 +msgid "spin mutex - spinning - man:mutex[9]" +msgstr "spin mutex – вращающийся режим – man:mutex[9]" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:538 +msgid "sleep mutex - blocking - man:mutex[9]" +msgstr "sleep mutex – блокирующий режим – man:mutex[9]" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:539 +msgid "pool mutex - blocking - man:mtx[pool]" +msgstr "pool mutex – блокирующий режим – man:mtx[pool]" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:540 +msgid "" +"sleep family - sleeping - man:sleep[9] pause tsleep msleep msleep spin " +"msleep rw msleep sx" +msgstr "" +"Семейство функций sleep – спящий режим – man:sleep[9] pause tsleep msleep " +"msleep_spin msleep_rw msleep_sx" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:541 +msgid "condvar - sleeping - man:condvar[9]" +msgstr "condvar – спящий режим – man:condvar[9]" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:542 +msgid "rwlock - blocking - man:rwlock[9]" +msgstr "rwlock – блокирующий режим – man:rwlock[9]" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:543 +msgid "sxlock - sleeping - man:sx[9]" +msgstr "sxlock – спящий режим – man:sx[9]" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:544 +msgid "lockmgr - sleeping - man:lockmgr[9]" +msgstr "lockmgr – спящий режим – man:lockmgr[9]" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:545 +msgid "semaphores - sleeping - man:sema[9]" +msgstr "семафоры – спящий режим – man:sema[9]" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:547 +msgid "" +"Among these locks only mutexes, sxlocks, rwlocks and lockmgrs are intended " +"to handle recursion, but currently recursion is only supported by mutexes " +"and lockmgrs." +msgstr "" +"Среди этих блокировок только мьютексы, sxlock, rwlock и lockmgr " +"предназначены для обработки рекурсии, но в настоящее время рекурсия " +"поддерживается только мьютексами и lockmgr." + +#. type: Title ===== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:549 +#, no-wrap +msgid "Scheduling barriers" +msgstr "Барьеры планирования" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:553 +msgid "" +"Scheduling barriers are intended to be used to drive scheduling of " +"threading. They consist mainly of three different stubs:" +msgstr "" +"Барьеры планирования предназначены для управления планированием потоков. Они " +"в основном состоят из трех различных заглушек:" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:555 +msgid "critical sections (and preemption)" +msgstr "критические секции (и вытеснение)" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:556 +msgid "sched_bind" +msgstr "sched_bind" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:557 +msgid "sched_pin" +msgstr "sched_pin" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:559 +msgid "" +"Generally, these should be used only in a particular context and even if " +"they can often replace locks, they should be avoided because they do not let " +"the diagnose of simple eventual problems with locking debugging tools (as " +"man:witness[4])." +msgstr "" +"Как правило, их следует использовать только в определённом контексте, и даже " +"если они часто могут заменять блокировки, их следует избегать, поскольку они " +"не позволяют диагностировать простые потенциальные проблемы с помощью " +"инструментов отладки блокировок (например, man:witness[4])." + +#. type: Title ===== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:561 +#, no-wrap +msgid "Critical sections" +msgstr "Критические секции" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:569 +msgid "" +"The FreeBSD kernel has been made preemptive basically to deal with interrupt " +"threads. In fact, to avoid high interrupt latency, time-sharing priority " +"threads can be preempted by interrupt threads (in this way, they do not need " +"to wait to be scheduled as the normal path previews). Preemption, however, " +"introduces new racing points that need to be handled, as well. Often, to " +"deal with preemption, the simplest thing to do is to completely disable it. " +"A critical section defines a piece of code (borderlined by the pair of " +"functions man:critical_enter[9] and man:critical_exit[9], where preemption " +"is guaranteed to not happen (until the protected code is fully executed). " +"This can often replace a lock effectively but should be used carefully to " +"not lose the whole advantage that preemption brings." +msgstr "" +"В ядре FreeBSD была реализована вытесняющая многозадачность в основном для " +"работы с потоками обработки прерываний. Фактически, чтобы избежать высокой " +"задержки прерываний, потоки с приоритетом разделения времени могут быть " +"вытеснены потоками обработки прерываний (таким образом, им не нужно ждать " +"планирования, как это предусмотрено в обычном случае). Однако вытеснение " +"также вводит новые точки гонки, которые необходимо обрабатывать. Часто для " +"борьбы с вытеснением проще всего полностью отключить его. Критическая секция " +"определяет участок кода (ограниченный парой функций man:critical_enter[9] и " +"man:critical_exit[9]), где гарантируется отсутствие вытеснения (пока " +"защищённый код не будет полностью выполнен). Это часто может эффективно " +"заменить блокировку, но должно использоваться осторожно, чтобы не потерять " +"все преимущества, которые даёт вытеснение." + +#. type: Title ===== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:571 +#, no-wrap +msgid "sched_pin/sched_unpin" +msgstr "sched_pin/sched_unpin" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:577 +msgid "" +"Another way to deal with preemption is the `sched_pin()` interface. If a " +"piece of code is closed in the `sched_pin()` and `sched_unpin()` pair of " +"functions it is guaranteed that the respective thread, even if it can be " +"preempted, it will always be executed on the same CPU. Pinning is very " +"effective in the particular case when we have to access at per-cpu datas and " +"we assume other threads will not change those data. The latter condition " +"will determine a critical section as a too strong condition for our code." +msgstr "" +"Еще один способ работы с вытеснением — это интерфейс `sched_pin()`. Если " +"участок кода заключен между функциями `sched_pin()` и `sched_unpin()`, " +"гарантируется, что соответствующий поток, даже если он может быть вытеснен, " +"всегда будет выполняться на том же CPU. Закрепление очень эффективно в " +"частном случае, когда нам необходимо обращаться к данным, привязанным к " +"определенным CPU, и мы предполагаем, что другие потоки не изменят эти " +"данные. Последнее условие делает критическую секцию избыточно строгим " +"условием для нашего кода." + +#. type: Title ===== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:579 +#, no-wrap +msgid "sched_bind/sched_unbind" +msgstr "sched_bind/sched_unbind" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:584 +msgid "" +"`sched_bind` is an API used to bind a thread to a particular CPU for all the " +"time it executes the code, until a `sched_unbind` function call does not " +"unbind it. This feature has a key role in situations where you cannot trust " +"the current state of CPUs (for example, at very early stages of boot), as " +"you want to avoid your thread to migrate on inactive CPUs. Since " +"`sched_bind` and `sched_unbind` manipulate internal scheduler structures, " +"they need to be enclosed in `sched_lock` acquisition/releasing when used." +msgstr "" +"`sched_bind` — это API, используемый для привязки потока к определённому CPU " +"на всё время выполнения кода, пока вызов функции `sched_unbind` не отменит " +"эту привязку. Эта функция играет ключевую роль в ситуациях, когда нельзя " +"доверять текущему состоянию CPU (например, на самых ранних этапах загрузки), " +"так как требуется избежать миграции потока на неактивные CPU. Поскольку " +"`sched_bind` и `sched_unbind` работают с внутренними структурами " +"планировщика, их использование должно быть заключено в захват/освобождение " +"`sched_lock`." + +#. type: Title ==== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:586 +#, no-wrap +msgid "Proc structure" +msgstr "Структура proc" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:592 +msgid "" +"Various emulation layers sometimes require some additional per-process " +"data. It can manage separate structures (a list, a tree etc.) containing " +"these data for every process but this tends to be slow and memory " +"consuming. To solve this problem the FreeBSD `proc` structure contains " +"`p_emuldata`, which is a void pointer to some emulation layer specific " +"data. This `proc` entry is protected by the proc mutex." +msgstr "" +"Различные уровни эмуляции иногда требуют дополнительных данных для каждого " +"процесса. Можно управлять отдельными структурами (списком, деревом и т.д.), " +"содержащими эти данные для каждого процесса, но это может быть медленно и " +"потреблять много памяти. Чтобы решить эту проблему, структура `proc` в " +"FreeBSD содержит `p_emuldata` — указатель типа void на данные, специфичные " +"для уровня эмуляции. Эта запись `proc` защищена мьютексом proc." + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:597 +msgid "" +"The FreeBSD `proc` structure contains a `p_sysent` entry that identifies, " +"which ABI this process is running. In fact, it is a pointer to the " +"`sysentvec` described above. So by comparing this pointer to the address " +"where the `sysentvec` structure for the given ABI is stored we can " +"effectively determine whether the process belongs to our emulation layer. " +"The code typically looks like:" +msgstr "" +"Структура `proc` в FreeBSD содержит элемент `p_sysent`, который " +"идентифицирует, под какой ABI работает данный процесс. Фактически, это " +"указатель на упомянутый выше `sysentvec`. Таким образом, сравнивая этот " +"указатель с адресом, по которому хранится структура `sysentvec` для данной " +"ABI, мы можем эффективно определить, принадлежит ли процесс нашему " +"эмуляционному слою. Код обычно выглядит следующим образом:" + +#. type: delimited block . 4 +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:602 +#, no-wrap +msgid "" +"if (__predict_true(p->p_sysent != &elf_Linux(R)_sysvec))\n" +"\t return;\n" +msgstr "" +"if (__predict_true(p->p_sysent != &elf_Linux(R)_sysvec))\n" +"\t return;\n" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:606 +msgid "" +"As you can see, we effectively use the `__predict_true` modifier to collapse " +"the most common case (FreeBSD process) to a simple return operation thus " +"preserving high performance. This code should be turned into a macro " +"because currently it is not very flexible, i.e. we do not support Linux(R)64 " +"emulation nor A.OUT Linux(R) processes on i386." +msgstr "" +"Как видите, мы эффективно используем модификатор `__predict_true`, чтобы " +"свести наиболее распространённый случай (процесс FreeBSD) к простой операции " +"возврата, сохраняя высокую производительность. Этот код следует " +"преобразовать в макрос, поскольку в настоящее время он не очень гибкий, " +"например, мы не поддерживаем эмуляцию Linux(R)64, а также процессы Linux(R) " +"в формате A.OUT на архитектуре i386." + +#. type: Title ==== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:608 +#, no-wrap +msgid "VFS" +msgstr "VFS" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:617 +msgid "" +"The FreeBSD VFS subsystem is very complex but the Linux(R) emulation layer " +"uses just a small subset via a well defined API. It can either operate on " +"vnodes or file handlers. Vnode represents a virtual vnode, i.e. " +"representation of a node in VFS. Another representation is a file handler, " +"which represents an opened file from the perspective of a process. A file " +"handler can represent a socket or an ordinary file. A file handler contains " +"a pointer to its vnode. More then one file handler can point to the same " +"vnode." +msgstr "" +"Подсистема VFS в FreeBSD очень сложна, но слой эмуляции Linux(R) использует " +"лишь небольшую её часть через чётко определённый API. Она может работать как " +"с vnode, так и с файловыми дескрипторами. Vnode представляет собой " +"виртуальный vnode, то есть представление узла в VFS. Другое представление — " +"это файловый дескриптор, который представляет открытый файл с точки зрения " +"процесса. Файловый дескриптор может представлять сокет или обычный файл. " +"Файловый дескриптор содержит указатель на свой vnode. Более одного файлового " +"дескриптора могут указывать на один и тот же vnode." + +#. type: Title ===== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:619 +#, no-wrap +msgid "namei" +msgstr "namei" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:626 +msgid "" +"The man:namei[9] routine is a central entry point to pathname lookup and " +"translation. It traverses the path point by point from the starting point " +"to the end point using lookup function, which is internal to VFS. The " +"man:namei[9] syscall can cope with symlinks, absolute and relative paths. " +"When a path is looked up using man:namei[9] it is inputed to the name cache. " +"This behavior can be suppressed. This routine is used all over the kernel " +"and its performance is very critical." +msgstr "" +"Функция man:namei[9] является центральной точкой входа для поиска и " +"преобразования путей. Она проходит по пути шаг за шагом от начальной до " +"конечной точки, используя функцию поиска, которая является внутренней для " +"VFS. Системный вызов man:namei[9] может обрабатывать символьные ссылки, " +"абсолютные и относительные пути. Когда путь ищется с помощью man:namei[9], " +"он заносится в кэш имён. Это поведение можно отключить. Данная функция " +"используется повсеместно в ядре, и её производительность крайне важна." + +#. type: Title ===== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:628 +#, no-wrap +msgid "vn_fullpath" +msgstr "vn_fullpath" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:634 +msgid "" +"The man:vn_fullpath[9] function takes the best effort to traverse VFS name " +"cache and returns a path for a given (locked) vnode. This process is " +"unreliable but works just fine for the most common cases. The unreliability " +"is because it relies on VFS cache (it does not traverse the on medium " +"structures), it does not work with hardlinks, etc. This routine is used in " +"several places in the Linuxulator." +msgstr "" +"Функция man:vn_fullpath[9] предпринимает максимальные усилия для обхода кэша " +"имён VFS и возвращает путь для заданного (заблокированного) vnode. Этот " +"процесс ненадёжен, но в большинстве типичных случаев работает корректно. " +"Ненадёжность обусловлена тем, что функция опирается на кэш VFS (она не " +"обходит структуры на носителе), не работает с жёсткими ссылками и т.д. " +"Данная процедура используется в нескольких местах Linuxulator." + +#. type: Title ===== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:636 +#, no-wrap +msgid "Vnode operations" +msgstr "Операции с vnode" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:639 +msgid "" +"`fgetvp` - given a thread and a file descriptor number it returns the " +"associated vnode" +msgstr "" +"`fgetvp` - по заданным потоку и номеру файлового дескриптора возвращает " +"связанный vnode" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:640 +msgid "man:vn_lock[9] - locks a vnode" +msgstr "man:vn_lock[9] - блокирует vnode" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:641 +msgid "`vn_unlock` - unlocks a vnode" +msgstr "`vn_unlock` - разблокирует vnode" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:642 +msgid "man:VOP_READDIR[9] - reads a directory referenced by a vnode" +msgstr "man:VOP_READDIR[9] - читает каталог, на который ссылается vnode" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:643 +msgid "" +"man:VOP_GETATTR[9] - gets attributes of a file or a directory referenced by " +"a vnode" +msgstr "" +"man:VOP_GETATTR[9] - получает атрибуты файла или каталога, на который " +"ссылается vnode" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:644 +msgid "man:VOP_LOOKUP[9] - looks up a path to a given directory" +msgstr "man:VOP_LOOKUP[9] - выполняет поиск пути к заданному каталогу" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:645 +msgid "man:VOP_OPEN[9] - opens a file referenced by a vnode" +msgstr "man:VOP_OPEN[9] - открывает файл, на который ссылается vnode" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:646 +msgid "man:VOP_CLOSE[9] - closes a file referenced by a vnode" +msgstr "man:VOP_CLOSE[9] - закрывает файл, на который ссылается vnode" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:647 +msgid "man:vput[9] - decrements the use count for a vnode and unlocks it" +msgstr "" +"man:vput[9] - уменьшает счетчик использования для vnode и разблокирует его" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:648 +msgid "man:vrele[9] - decrements the use count for a vnode" +msgstr "man:vrele[9] - уменьшает счетчик использования для vnode" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:649 +msgid "man:vref[9] - increments the use count for a vnode" +msgstr "man:vref[9] - увеличивает счетчик использования для vnode" + +#. type: Title ===== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:651 +#, no-wrap +msgid "File handler operations" +msgstr "Операции обработчика файлов (handler)" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:654 +msgid "" +"`fget` - given a thread and a file descriptor number it returns associated " +"file handler and references it" +msgstr "" +"`fget` - для заданного потока и номера файлового дескриптора возвращает " +"связанный обработчик файла и делает на него ссылку" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:655 +msgid "`fdrop` - drops a reference to a file handler" +msgstr "`fdrop` - освобождает ссылку на обработчик файлов" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:656 +msgid "`fhold` - references a file handler" +msgstr "`fhold` - ссылается на обработчик файла" + +#. type: Title == +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:658 +#, no-wrap +msgid "Linux(R) emulation layer -MD part" +msgstr "Слой эмуляции Linux(R) - машинно-зависимая часть" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:666 +msgid "" +"This section deals with implementation of Linux(R) emulation layer in " +"FreeBSD operating system. It first describes the machine dependent part " +"talking about how and where interaction between userland and kernel is " +"implemented. It talks about syscalls, signals, ptrace, traps, stack fixup. " +"This part discusses i386 but it is written generally so other architectures " +"should not differ very much. The next part is the machine independent part " +"of the Linuxulator. This section only covers i386 and ELF handling. A.OUT " +"is obsolete and untested." +msgstr "" +"В этом разделе рассматривается реализация слоя эмуляции Linux(R) в " +"операционной системе FreeBSD. Сначала описывается машинно-зависимая часть, " +"рассказывающая о том, как и где реализовано взаимодействие между " +"пользовательским пространством и ядром. Рассматриваются системные вызовы, " +"сигналы, ptrace, ловушки и исправление стека. Эта часть посвящена " +"архитектуре i386, но написана в общем виде, поэтому другие архитектуры не " +"должны сильно отличаться. Следующая часть — машинно-независимая часть " +"Linuxulator. Этот раздел охватывает только i386 и обработку ELF. A.OUT " +"устарел и не поддерживается." + +#. type: Title === +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:668 +#, no-wrap +msgid "Syscall handling" +msgstr "Обработка системных вызовов" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:672 +msgid "" +"Syscall handling is mostly written in [.filename]#linux_sysvec.c#, which " +"covers most of the routines pointed out in the `sysentvec` structure. When " +"a Linux(R) process running on FreeBSD issues a syscall, the general syscall " +"routine calls linux prepsyscall routine for the Linux(R) ABI." +msgstr "" +"Обработка системных вызовов в основном реализована в файле " +"[.filename]#linux_sysvec.c#, который покрывает большинство процедур, " +"указанных в структуре `sysentvec`. Когда процесс Linux(R), выполняющийся на " +"FreeBSD, делает системный вызов, общая процедура обработки системных вызовов " +"вызывает linux prepsyscall для ABI Linux(R)." + +#. type: Title ==== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:674 +#, no-wrap +msgid "Linux(R) prepsyscall" +msgstr "Linux(R) prepsyscall" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:681 +msgid "" +"Linux(R) passes arguments to syscalls via registers (that is why it is " +"limited to 6 parameters on i386) while FreeBSD uses the stack. The Linux(R) " +"prepsyscall routine must copy parameters from registers to the stack. The " +"order of the registers is: `%ebx`, `%ecx`, `%edx`, `%esi`, `%edi`, `%ebp`. " +"The catch is that this is true for only _most_ of the syscalls. Some (most " +"notably `clone`) uses a different order but it is luckily easy to fix by " +"inserting a dummy parameter in the `linux_clone` prototype." +msgstr "" +"Linux(R) передает аргументы системных вызовов через регистры (поэтому на " +"i386 ограничено 6 параметрами), тогда как FreeBSD использует стек. " +"Подпрограмма Linux(R) `prepsyscall` должна копировать параметры из регистров " +"в стек. Порядок регистров следующий: `%ebx`, `%ecx`, `%edx`, `%esi`, " +"`%edi`, `%ebp`. Однако это верно только для _большинства_ системных " +"вызовов. Некоторые (особенно `clone`) используют другой порядок, но это, к " +"счастью, легко исправить, добавив фиктивный параметр в прототип " +"`linux_clone`." + +#. type: Title ==== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:683 +#, no-wrap +msgid "Syscall writing" +msgstr "Как писать системные вызовы" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:687 +msgid "" +"Every syscall implemented in the Linuxulator must have its prototype with " +"various flags in [.filename]#syscalls.master#. The form of the file is:" +msgstr "" +"Каждый системный вызов, реализованный в Linuxulator, должен иметь свой " +"прототип с различными флагами в [.filename]#syscalls.master#. Формат файла " +"следующий:" + +#. type: delimited block . 4 +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:695 +#, no-wrap +msgid "" +"...\n" +"\tAUE_FORK STD\t\t{ int linux_fork(void); }\n" +"...\n" +"\tAUE_CLOSE NOPROTO\t{ int close(int fd); }\n" +"...\n" +msgstr "" +"...\n" +"\tAUE_FORK STD\t\t{ int linux_fork(void); }\n" +"...\n" +"\tAUE_CLOSE NOPROTO\t{ int close(int fd); }\n" +"...\n" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:705 +msgid "" +"The first column represents the syscall number. The second column is for " +"auditing support. The third column represents the syscall type. It is " +"either `STD`, `OBSOL`, `NOPROTO` and `UNIMPL`. `STD` is a standard syscall " +"with full prototype and implementation. `OBSOL` is obsolete and defines " +"just the prototype. `NOPROTO` means that the syscall is implemented " +"elsewhere so do not prepend ABI prefix, etc. `UNIMPL` means that the " +"syscall will be substituted with the `nosys` syscall (a syscall just " +"printing out a message about the syscall not being implemented and returning " +"`ENOSYS`)." +msgstr "" +"Первый столбец представляет номер системного вызова. Второй столбец " +"предназначен для поддержки аудита. Третий столбец обозначает тип системного " +"вызова. Он может быть `STD`, `OBSOL`, `NOPROTO` или `UNIMPL`. `STD` — это " +"стандартный системный вызов с полным прототипом и реализацией. `OBSOL` " +"означает устаревший вызов и определяет только прототип. `NOPROTO` означает, " +"что системный вызов реализован в другом месте, поэтому не требует добавления " +"префикса ABI и т.д. `UNIMPL` означает, что системный вызов будет заменён на " +"`nosys` (системный вызов, который просто выводит сообщение о том, что вызов " +"не реализован, и возвращает `ENOSYS`)." + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:708 +msgid "" +"From [.filename]#syscalls.master# a script generates three files: " +"[.filename]#linux_syscall.h#, [.filename]#linux_proto.h# and " +"[.filename]#linux_sysent.c#. The [.filename]#linux_syscall.h# contains " +"definitions of syscall names and their numerical value, e.g.:" +msgstr "" +"Из файла [.filename]#syscalls.master# скрипт генерирует три файла: " +"[.filename]#linux_syscall.h#, [.filename]#linux_proto.h# и " +"[.filename]#linux_sysent.c#. Файл [.filename]#linux_syscall.h# содержит " +"определения имен системных вызовов и их числовых значений, например:" + +#. type: delimited block . 4 +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:716 +#, no-wrap +msgid "" +"...\n" +"#define LINUX_SYS_linux_fork 2\n" +"...\n" +"#define LINUX_SYS_close 6\n" +"...\n" +msgstr "" +"...\n" +"#define LINUX_SYS_linux_fork 2\n" +"...\n" +"#define LINUX_SYS_close 6\n" +"...\n" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:719 +msgid "" +"The [.filename]#linux_proto.h# contains structure definitions of arguments " +"to every syscall, e.g.:" +msgstr "" +"[.filename]#linux_proto.h# содержит определения структур аргументов для " +"каждого системного вызова, например:" + +#. type: delimited block . 4 +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:725 +#, no-wrap +msgid "" +"struct linux_fork_args {\n" +" register_t dummy;\n" +"};\n" +msgstr "" +"struct linux_fork_args {\n" +" register_t dummy;\n" +"};\n" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:728 +msgid "" +"And finally, [.filename]#linux_sysent.c# contains structure describing the " +"system entry table, used to actually dispatch a syscall, e.g.:" +msgstr "" +"И, наконец, [.filename]#linux_sysent.c# содержит структуру, описывающую " +"таблицу системных вызовов, используемую для фактической диспетчеризации " +"системного вызова, например:" + +#. type: delimited block . 4 +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:733 +#, no-wrap +msgid "" +"{ 0, (sy_call_t *)linux_fork, AUE_FORK, NULL, 0, 0 }, /* 2 = linux_fork */\n" +"{ AS(close_args), (sy_call_t *)close, AUE_CLOSE, NULL, 0, 0 }, /* 6 = close */\n" +msgstr "" +"{ 0, (sy_call_t *)linux_fork, AUE_FORK, NULL, 0, 0 }, /* 2 = linux_fork */\n" +"{ AS(close_args), (sy_call_t *)close, AUE_CLOSE, NULL, 0, 0 }, /* 6 = close */\n" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:737 +msgid "" +"As you can see `linux_fork` is implemented in Linuxulator itself so the " +"definition is of `STD` type and has no argument, which is exhibited by the " +"dummy argument structure. On the other hand `close` is just an alias for " +"real FreeBSD man:close[2] so it has no linux arguments structure associated " +"and in the system entry table it is not prefixed with linux as it calls the " +"real man:close[2] in the kernel." +msgstr "" +"Как видно, `linux_fork` реализован в самом Linuxulator, поэтому определение " +"имеет тип `STD` и не имеет аргументов, что демонстрируется структурой-" +"заглушкой. С другой стороны, `close` — это просто псевдоним для настоящего " +"FreeBSD man:close[2], поэтому у него нет связанной структуры аргументов " +"Linux, и в системной таблице вызовов он не имеет префикса linux, так как " +"вызывает настоящий man:close[2] в ядре." + +#. type: Title ==== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:739 +#, no-wrap +msgid "Dummy syscalls" +msgstr "Нереализованные системные вызовы" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:745 +msgid "" +"The Linux(R) emulation layer is not complete, as some syscalls are not " +"implemented properly and some are not implemented at all. The emulation " +"layer employs a facility to mark unimplemented syscalls with the `DUMMY` " +"macro. These dummy definitions reside in [.filename]#linux_dummy.c# in a " +"form of `DUMMY(syscall);`, which is then translated to various syscall " +"auxiliary files and the implementation consists of printing a message saying " +"that this syscall is not implemented. The `UNIMPL` prototype is not used " +"because we want to be able to identify the name of the syscall that was " +"called to know what syscalls are more important to implement." +msgstr "" +"Слой эмуляции Linux(R) не является полным, так как некоторые системные " +"вызовы реализованы неправильно, а некоторые не реализованы вовсе. В слое " +"эмуляции используется механизм для пометки нереализованных системных вызовов " +"с помощью макроса `DUMMY`. Эти заглушки находятся в файле " +"[.filename]#linux_dummy.c# в форме `DUMMY(syscall);`, которые затем " +"преобразуются в различные вспомогательные файлы системных вызовов, а их " +"реализация сводится к выводу сообщения о том, что данный системный вызов не " +"реализован. Прототип `UNIMPL` не используется, потому что мы хотим иметь " +"возможность идентифицировать имя вызванного системного вызова, чтобы " +"понимать, какие системные вызовы более важны для реализации." + +#. type: Title === +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:747 +#, no-wrap +msgid "Signal handling" +msgstr "Обработка сигналов" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:751 +msgid "" +"Signal handling is done generally in the FreeBSD kernel for all binary " +"compatibilities with a call to a compat-dependent layer. Linux(R) " +"compatibility layer defines `linux_sendsig` routine for this purpose." +msgstr "" +"Обработка сигналов обычно выполняется в ядре FreeBSD для всех вариантов " +"бинарной совместимости с помощью вызова уровня, зависящего от совместимости. " +"Слой совместимости Linux(R) определяет для этой цели процедуру " +"`linux_sendsig`." + +#. type: Title ==== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:753 +#, no-wrap +msgid "Linux(R) sendsig" +msgstr "Linux(R) sendsig" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:760 +msgid "" +"This routine first checks whether the signal has been installed with a " +"`SA_SIGINFO` in which case it calls `linux_rt_sendsig` routine instead. " +"Furthermore, it allocates (or reuses an already existing) signal handle " +"context, then it builds a list of arguments for the signal handler. It " +"translates the signal number based on the signal translation table, assigns " +"a handler, translates sigset. Then it saves context for the `sigreturn` " +"routine (various registers, translated trap number and signal mask). " +"Finally, it copies out the signal context to the userspace and prepares " +"context for the actual signal handler to run." +msgstr "" +"Эта процедура сначала проверяет, установлен ли сигнал с флагом `SA_SIGINFO`, " +"в таком случае она вызывает процедуру `linux_rt_sendsig` вместо текущей. " +"Далее она выделяет (или повторно использует уже существующий) контекст " +"обработчика сигнала, затем формирует список аргументов для обработчика " +"сигнала. Она преобразует номер сигнала на основе таблицы преобразования " +"сигналов, назначает обработчик, преобразует sigset. Затем она сохраняет " +"контекст для процедуры `sigreturn` (различные регистры, преобразованный " +"номер trap и маску сигналов). Наконец, она копирует контекст сигнала в " +"пользовательское пространство и подготавливает контекст для фактического " +"выполнения обработчика сигнала." + +#. type: Title ==== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:762 +#, no-wrap +msgid "linux_rt_sendsig" +msgstr "linux_rt_sendsig" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:767 +msgid "" +"This routine is similar to `linux_sendsig` just the signal context " +"preparation is different. It adds `siginfo`, `ucontext`, and some POSIX(R) " +"parts. It might be worth considering whether those two functions could not " +"be merged with a benefit of less code duplication and possibly even faster " +"execution." +msgstr "" +"Эта процедура аналогична `linux_sendsig`, только подготовка контекста " +"сигнала отличается. Она добавляет `siginfo`, `ucontext` и некоторые части " +"POSIX(R). Стоит рассмотреть возможность объединения этих двух функций с " +"выгодой в виде меньшего дублирования кода и, возможно, даже более быстрого " +"выполнения." + +#. type: Title ==== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:769 +#, no-wrap +msgid "linux_sigreturn" +msgstr "linux_sigreturn" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:774 +msgid "" +"This syscall is used for return from the signal handler. It does some " +"security checks and restores the original process context. It also unmasks " +"the signal in process signal mask." +msgstr "" +"Этот системный вызов используется для возврата из обработчика сигнала. Он " +"выполняет некоторые проверки безопасности и восстанавливает исходный " +"контекст процесса. Также он разблокирует сигнал в маске сигналов процесса." + +#. type: Title === +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:776 +#, no-wrap +msgid "Ptrace" +msgstr "Ptrace" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:782 +msgid "" +"Many UNIX(R) derivates implement the man:ptrace[2] syscall to allow various " +"tracking and debugging features. This facility enables the tracing process " +"to obtain various information about the traced process, like register dumps, " +"any memory from the process address space, etc. and also to trace the " +"process like in stepping an instruction or between system entries (syscalls " +"and traps). man:ptrace[2] also lets you set various information in the " +"traced process (registers etc.). man:ptrace[2] is a UNIX(R)-wide standard " +"implemented in most UNIX(R)es around the world." +msgstr "" +"Многие производные UNIX(R) реализуют системный вызов man:ptrace[2] для " +"обеспечения различных функций отслеживания и отладки. Этот механизм " +"позволяет трассирующему процессу получать различную информацию о " +"трассируемом процессе, такую как дампы регистров, любую память из адресного " +"пространства процесса и т.д., а также трассировать процесс, например, " +"пошагово выполнять инструкции или между системными вызовами (сисколлами и " +"ловушками). man:ptrace[2] также позволяет устанавливать различную информацию " +"в трассируемом процессе (регистры и т.д.). man:ptrace[2] является стандартом " +"для UNIX(R), реализованным в большинстве UNIX(R)-систем по всему миру." + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:788 +msgid "" +"Linux(R) emulation in FreeBSD implements the man:ptrace[2] facility in " +"[.filename]#linux_ptrace.c#. The routines for converting registers between " +"Linux(R) and FreeBSD and the actual man:ptrace[2] syscall emulation " +"syscall. The syscall is a long switch block that implements its counterpart " +"in FreeBSD for every man:ptrace[2] command. The man:ptrace[2] commands are " +"mostly equal between Linux(R) and FreeBSD so usually just a small " +"modification is needed. For example, `PT_GETREGS` in Linux(R) operates on " +"direct data while FreeBSD uses a pointer to the data so after performing a " +"(native) man:ptrace[2] syscall, a copyout must be done to preserve Linux(R) " +"semantics." +msgstr "" +"Эмуляция Linux(R) в FreeBSD реализует механизм man:ptrace[2] в файле " +"[.filename]#linux_ptrace.c#. Функции для преобразования регистров между " +"Linux(R) и FreeBSD и фактический системный вызов эмуляции man:ptrace[2]. " +"Системный вызов представляет собой длинный блок switch, который реализует " +"свой аналог в FreeBSD для каждой команды man:ptrace[2]. Команды " +"man:ptrace[2] в основном одинаковы между Linux(R) и FreeBSD, поэтому обычно " +"требуется лишь небольшая модификация. Например, `PT_GETREGS` в Linux(R) " +"работает с непосредственными данными, в то время как FreeBSD использует " +"указатель на данные, поэтому после выполнения (нативного) системного вызова " +"man:ptrace[2] необходимо выполнить copyout для сохранения семантики Linux(R)." + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:792 +msgid "" +"The man:ptrace[2] implementation in Linuxulator has some known weaknesses. " +"There have been panics seen when using `strace` (which is a man:ptrace[2] " +"consumer) in the Linuxulator environment. Also `PT_SYSCALL` is not " +"implemented." +msgstr "" +"Реализация man:ptrace[2] в Linuxulator имеет известные недостатки. " +"Наблюдались паники при использовании `strace` (который является потребителем " +"man:ptrace[2]) в среде Linuxulator. Также `PT_SYSCALL` не реализован." + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:799 +msgid "" +"Whenever a Linux(R) process running in the emulation layer traps the trap " +"itself is handled transparently with the only exception of the trap " +"translation. Linux(R) and FreeBSD differs in opinion on what a trap is so " +"this is dealt with here. The code is actually very short:" +msgstr "" +"Всякий раз, когда процесс Linux(R), выполняющийся в слое эмуляции, вызывает " +"прерывание (trap), само прерывание обрабатывается прозрачно, за исключением " +"преобразования прерывания. Linux(R) и FreeBSD расходятся во мнениях " +"относительно того, что является прерыванием, поэтому этот вопрос решается " +"здесь. Код на самом деле очень короткий:" + +#. type: delimited block . 4 +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:805 +#, no-wrap +msgid "" +"static int\n" +"translate_traps(int signal, int trap_code)\n" +"{\n" +msgstr "" +"static int\n" +"translate_traps(int signal, int trap_code)\n" +"{\n" + +#. type: delimited block . 4 +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:808 +#, no-wrap +msgid "" +" if (signal != SIGBUS)\n" +" return signal;\n" +msgstr "" +" if (signal != SIGBUS)\n" +" return signal;\n" + +#. type: delimited block . 4 +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:810 +#, no-wrap +msgid " switch (trap_code) {\n" +msgstr " switch (trap_code) {\n" + +#. type: delimited block . 4 +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:816 +#, no-wrap +msgid "" +" case T_PROTFLT:\n" +" case T_TSSFLT:\n" +" case T_DOUBLEFLT:\n" +" case T_PAGEFLT:\n" +" return SIGSEGV;\n" +msgstr "" +" case T_PROTFLT:\n" +" case T_TSSFLT:\n" +" case T_DOUBLEFLT:\n" +" case T_PAGEFLT:\n" +" return SIGSEGV;\n" + +#. type: delimited block . 4 +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:821 +#, no-wrap +msgid "" +" default:\n" +" return signal;\n" +" }\n" +"}\n" +msgstr "" +" default:\n" +" return signal;\n" +" }\n" +"}\n" + +#. type: Title === +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:824 +#, no-wrap +msgid "Stack fixup" +msgstr "Исправление стека" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:831 +msgid "" +"The RTLD run-time link-editor expects so called AUX tags on stack during an " +"`execve` so a fixup must be done to ensure this. Of course, every RTLD " +"system is different so the emulation layer must provide its own stack fixup " +"routine to do this. So does Linuxulator. The `elf_linux_fixup` simply " +"copies out AUX tags to the stack and adjusts the stack of the user space " +"process to point right after those tags. So RTLD works in a smart way." +msgstr "" +"Динамический редактор связей RTLD ожидает так называемые AUX-теги на стеке " +"во время выполнения `execve`, поэтому необходимо выполнить исправление, " +"чтобы это обеспечить. Конечно, каждая система RTLD отличается, поэтому " +"уровень эмуляции должен предоставлять собственную процедуру исправления " +"стека. Linuxulator делает именно это. Функция `elf_linux_fixup` просто " +"копирует AUX-теги на стек и корректирует стек пользовательского процесса, " +"чтобы он указывал сразу после этих тегов. Таким образом, RTLD работает умным " +"способом." + +#. type: Title === +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:833 +#, no-wrap +msgid "A.OUT support" +msgstr "Поддержка A.OUT" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:840 +msgid "" +"The Linux(R) emulation layer on i386 also supports Linux(R) A.OUT binaries. " +"Pretty much everything described in the previous sections must be " +"implemented for A.OUT support (beside traps translation and signals " +"sending). The support for A.OUT binaries is no longer maintained, " +"especially the 2.6 emulation does not work with it but this does not cause " +"any problem, as the linux-base in ports probably do not support A.OUT " +"binaries at all. This support will probably be removed in future. Most of " +"the stuff necessary for loading Linux(R) A.OUT binaries is in " +"[.filename]#imgact_linux.c# file." +msgstr "" +"Эмуляционный слой Linux(R) на i386 также поддерживает бинарные файлы " +"Linux(R) в формате A.OUT. Почти всё, что описано в предыдущих разделах, " +"должно быть реализовано для поддержки A.OUT (кроме перевода ловушек и " +"отправки сигналов). Поддержка бинарных файлов A.OUT больше не " +"поддерживается, в частности, эмуляция 2.6 с ними не работает, но это не " +"вызывает никаких проблем, так как linux-base в портах, вероятно, вообще не " +"поддерживает бинарные файлы A.OUT. Эта поддержка, скорее всего, будет " +"удалена в будущем. Большая часть кода, необходимого для загрузки бинарных " +"файлов Linux(R) A.OUT, находится в файле [.filename]#imgact_linux.c#." + +#. type: Title == +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:842 +#, no-wrap +msgid "Linux(R) emulation layer -MI part" +msgstr "Слой эмуляции Linux(R) - машино-независимая часть" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:847 +msgid "" +"This section talks about machine independent part of the Linuxulator. It " +"covers the emulation infrastructure needed for Linux(R) 2.6 emulation, the " +"thread local storage (TLS) implementation (on i386) and futexes. Then we " +"talk briefly about some syscalls." +msgstr "" +"В этом разделе рассматривается машинно-независимая часть Linuxulator. Он " +"охватывает инфраструктуру эмуляции, необходимую для эмуляции Linux(R) 2.6, " +"реализацию thread local storage (TLS) (на i386) и фьютексы. Затем мы кратко " +"обсуждаем некоторые системные вызовы." + +#. type: Title === +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:849 +#, no-wrap +msgid "Description of NPTL" +msgstr "Описание NPTL" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:857 +msgid "" +"One of the major areas of progress in development of Linux(R) 2.6 was " +"threading. Prior to 2.6, the Linux(R) threading support was implemented in " +"the linuxthreads library. The library was a partial implementation of " +"POSIX(R) threading. The threading was implemented using separate processes " +"for each thread using the `clone` syscall to let them share the address " +"space (and other things). The main weaknesses of this approach was that " +"every thread had a different PID, signal handling was broken (from the " +"pthreads perspective), etc. Also the performance was not very good (use of " +"`SIGUSR` signals for threads synchronization, kernel resource consumption, " +"etc.) so to overcome these problems a new threading system was developed and " +"named NPTL." +msgstr "" +"Одним из основных направлений прогресса в разработке Linux(R) 2.6 стала " +"поддержка потоков. До версии 2.6 поддержка потоков в Linux(R) " +"реализовывалась в библиотеке linuxthreads. Эта библиотека представляла собой " +"частичную реализацию потоков POSIX(R). Потоки создавались как отдельные " +"процессы с использованием системного вызова `clone`, что позволяло им " +"разделять адресное пространство (и другие ресурсы). Основными недостатками " +"такого подхода были разные PID для каждого потока, некорректная обработка " +"сигналов (с точки зрения pthreads) и т.д. Кроме того, производительность " +"оставляла желать лучшего (использование сигналов `SIGUSR` для синхронизации " +"потоков, потребление ресурсов ядра и т.п.), поэтому для решения этих проблем " +"была разработана новая система потоков под названием NPTL." + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:863 +msgid "" +"The NPTL library focused on two things but a third thing came along so it is " +"usually considered a part of NPTL. Those two things were embedding of " +"threads into a process structure and futexes. The additional third thing " +"was TLS, which is not directly required by NPTL but the whole NPTL userland " +"library depends on it. Those improvements yielded in much improved " +"performance and standards conformance. NPTL is a standard threading library " +"in Linux(R) systems these days." +msgstr "" +"Библиотека NPTL была сосредоточена на двух вещах, но появилась третья, " +"поэтому её обычно считают частью NPTL. Этими двумя вещами были встраивание " +"потоков в структуру процесса и фьютекс. Дополнительной третьей вещью стал " +"TLS, который не требуется напрямую NPTL, но вся пользовательская библиотека " +"NPTL зависит от него. Эти улучшения привели к значительному росту " +"производительности и соответствию стандартам. В настоящее время NPTL " +"является стандартной библиотекой потоков в системах Linux(R)." + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:867 +msgid "" +"The FreeBSD Linuxulator implementation approaches the NPTL in three main " +"areas. The TLS, futexes and PID mangling, which is meant to simulate the " +"Linux(R) threads. Further sections describe each of these areas." +msgstr "" +"Реализация Linuxulator в FreeBSD подходит к NPTL в трёх основных " +"направлениях: TLS, фьютекс и изменение PID, что предназначено для эмуляции " +"потоков Linux(R). В следующих разделах описывается каждое из этих " +"направлений." + +#. type: Title === +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:869 +#, no-wrap +msgid "Linux(R) 2.6 emulation infrastructure" +msgstr "Инфраструктура эмуляции Linux(R) 2.6" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:872 +msgid "" +"These sections deal with the way Linux(R) threads are managed and how we " +"simulate that in FreeBSD." +msgstr "" +"Эти разделы посвящены тому, как управляются потоки Linux(R) и как мы " +"моделируем это в FreeBSD." + +#. type: Title ==== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:874 +#, no-wrap +msgid "Runtime determining of 2.6 emulation" +msgstr "Определение эмуляции 2.6 во время выполнения" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:883 +msgid "" +"The Linux(R) emulation layer in FreeBSD supports runtime setting of the " +"emulated version. This is done via man:sysctl[8], namely " +"`compat.linux.osrelease`. Setting this man:sysctl[8] affects runtime " +"behavior of the emulation layer. When set to 2.6.x it sets the value of " +"`linux_use_linux26` while setting to something else keeps it unset. This " +"variable (plus per-prison variables of the very same kind) determines " +"whether 2.6 infrastructure (mainly PID mangling) is used in the code or " +"not. The version setting is done system-wide and this affects all Linux(R) " +"processes. The man:sysctl[8] should not be changed when running any " +"Linux(R) binary as it might harm things." +msgstr "" +"Слой эмуляции Linux(R) в FreeBSD поддерживает динамическую настройку " +"эмулируемой версии. Это выполняется с помощью man:sysctl[8], а именно " +"`compat.linux.osrelease`. Установка этого man:sysctl[8] влияет на поведение " +"слоя эмуляции во время выполнения. При установке значения 2.6.x " +"устанавливается переменная `linux_use_linux26`, а при установке другого " +"значения она остаётся сброшенной. Эта переменная (а также аналогичные " +"переменные для каждой клетки) определяет, используется ли в коде " +"инфраструктура 2.6 (в основном, преобразование PID). Настройка версии " +"применяется глобально для всей системы и влияет на все процессы Linux(R). Не " +"следует изменять man:sysctl[8] во время выполнения любого бинарного файла " +"Linux(R), так как это может привести к проблемам." + +#. type: Title ==== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:885 +#, no-wrap +msgid "Linux(R) processes and thread identifiers" +msgstr "Идентификаторы процессов и потоков Linux(R)" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:892 +msgid "" +"The semantics of Linux(R) threading are a little confusing and uses entirely " +"different nomenclature to FreeBSD. A process in Linux(R) consists of a " +"`struct task` embedding two identifier fields - PID and TGID. PID is _not_ " +"a process ID but it is a thread ID. The TGID identifies a thread group in " +"other words a process. For single-threaded process the PID equals the TGID." +msgstr "" +"Семантика потоков в Linux(R) немного запутанная и использует совершенно " +"другую терминологию по сравнению с FreeBSD. Процесс в Linux(R) состоит из " +"`struct task`, включающей два поля идентификаторов — PID и TGID. PID — это " +"_не_ идентификатор процесса, а идентификатор потока. TGID идентифицирует " +"группу потоков, другими словами, процесс. Для однопоточного процесса PID " +"равен TGID." + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:898 +msgid "" +"The thread in NPTL is just an ordinary process that happens to have TGID not " +"equal to PID and have a group leader not equal to itself (and shared VM etc. " +"of course). Everything else happens in the same way as to an ordinary " +"process. There is no separation of a shared status to some external " +"structure like in FreeBSD. This creates some duplication of information and " +"possible data inconsistency. The Linux(R) kernel seems to use task -> group " +"information in some places and task information elsewhere and it is really " +"not very consistent and looks error-prone." +msgstr "" +"Поток в NPTL — это обычный процесс, у которого TGID не равен PID и есть " +"групповой лидер, отличный от него самого (и, конечно, общая виртуальная " +"память и т.д.). Все остальное происходит так же, как и с обычным процессом. " +"Нет разделения общего состояния на внешнюю структуру, как в FreeBSD. Это " +"создает некоторое дублирование информации и возможную несогласованность " +"данных. Ядро Linux(R), похоже, использует информацию о задаче -> группе в " +"одних местах и информацию о задаче в других, что не очень последовательно и " +"выглядит небезопасно с точки зрения возможных ошибок." + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:901 +msgid "" +"Every NPTL thread is created by a call to the `clone` syscall with a " +"specific set of flags (more in the next subsection). The NPTL implements " +"strict 1:1 threading." +msgstr "" +"Каждый поток NPTL создается вызовом системного вызова `clone` с определенным " +"набором флагов (подробнее в следующем подразделе). NPTL реализует строгую " +"модель потоков 1:1." + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:903 +msgid "" +"In FreeBSD we emulate NPTL threads with ordinary FreeBSD processes that " +"share VM space, etc. and the PID gymnastic is just mimicked in the emulation " +"specific structure attached to the process. The structure attached to the " +"process looks like:" +msgstr "" +"В FreeBSD мы эмулируем потоки NPTL с помощью обычных процессов FreeBSD, " +"которые разделяют виртуальную память и т.д., а гимнастика с PID просто " +"имитируется в специфической для эмуляции структуре, прикреплённой к " +"процессу. Структура, прикреплённая к процессу, выглядит следующим образом:" + +#. type: delimited block . 4 +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:908 +#, no-wrap +msgid "" +"struct linux_emuldata {\n" +" pid_t pid;\n" +msgstr "" +"struct linux_emuldata {\n" +" pid_t pid;\n" + +#. type: delimited block . 4 +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:911 +#, no-wrap +msgid "" +" int *child_set_tid; /* in clone(): Child.s TID to set on clone */\n" +" int *child_clear_tid;/* in clone(): Child.s TID to clear on exit */\n" +msgstr "" +" int *child_set_tid; /* in clone(): Child.s TID to set on clone */\n" +" int *child_clear_tid;/* in clone(): Child.s TID to clear on exit */\n" + +#. type: delimited block . 4 +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:913 +#, no-wrap +msgid " struct linux_emuldata_shared *shared;\n" +msgstr " struct linux_emuldata_shared *shared;\n" + +#. type: delimited block . 4 +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:915 +#, no-wrap +msgid " int pdeath_signal; /* parent death signal */\n" +msgstr " int pdeath_signal; /* parent death signal */\n" + +#. type: delimited block . 4 +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:918 +#, no-wrap +msgid "" +" LIST_ENTRY(linux_emuldata) threads; /* list of linux threads */\n" +"};\n" +msgstr "" +" LIST_ENTRY(linux_emuldata) threads; /* list of linux threads */\n" +"};\n" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:925 +msgid "" +"The PID is used to identify the FreeBSD process that attaches this " +"structure. The `child_se_tid` and `child_clear_tid` are used for TID " +"address copyout when a process exits and is created. The `shared` pointer " +"points to a structure shared among threads. The `pdeath_signal` variable " +"identifies the parent death signal and the `threads` pointer is used to link " +"this structure to the list of threads. The `linux_emuldata_shared` " +"structure looks like:" +msgstr "" +"PID используется для идентификации процесса FreeBSD, к которому присоединена " +"эта структура. `child_se_tid` и `child_clear_tid` используются для " +"копирования адреса TID при завершении и создании процесса. Указатель " +"`shared` указывает на структуру, разделяемую между потоками. Переменная " +"`pdeath_signal` определяет сигнал завершения родительского процесса, а " +"указатель `threads` используется для связывания этой структуры со списком " +"потоков. Структура `linux_emuldata_shared` выглядит следующим образом:" + +#. type: delimited block . 4 +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:929 +#, no-wrap +msgid "struct linux_emuldata_shared {\n" +msgstr "struct linux_emuldata_shared {\n" + +#. type: delimited block . 4 +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:931 +#, no-wrap +msgid " int refs;\n" +msgstr " int refs;\n" + +#. type: delimited block . 4 +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:933 +#, no-wrap +msgid " pid_t group_pid;\n" +msgstr " pid_t group_pid;\n" + +#. type: delimited block . 4 +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:936 +#, no-wrap +msgid "" +" LIST_HEAD(, linux_emuldata) threads; /* head of list of linux threads */\n" +"};\n" +msgstr "" +" LIST_HEAD(, linux_emuldata) threads; /* head of list of linux threads */\n" +"};\n" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:941 +msgid "" +"The `refs` is a reference counter being used to determine when we can free " +"the structure to avoid memory leaks. The `group_pid` is to identify PID ( = " +"TGID) of the whole process ( = thread group). The `threads` pointer is the " +"head of the list of threads in the process." +msgstr "" +"`refs` — это счётчик ссылок, используемый для определения момента, когда " +"можно освободить структуру, чтобы избежать утечек памяти. `group_pid` служит " +"для идентификации PID (= TGID) всего процесса (= группы потоков). Указатель " +"`threads` является головой списка потоков в процессе." + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:944 +msgid "" +"The `linux_emuldata` structure can be obtained from the process using " +"`em_find`. The prototype of the function is:" +msgstr "" +"Структуру `linux_emuldata` можно получить из процесса с помощью `em_find`. " +"Прототип функции выглядит следующим образом:" + +#. type: delimited block . 4 +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:948 +#, no-wrap +msgid "struct linux_emuldata *em_find(struct proc *, int locked);\n" +msgstr "struct linux_emuldata *em_find(struct proc *, int locked);\n" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:953 +msgid "" +"Here, `proc` is the process we want the emuldata structure from and the " +"locked parameter determines whether we want to lock or not. The accepted " +"values are `EMUL_DOLOCK` and `EMUL_DOUNLOCK`. More about locking later." +msgstr "" +"Здесь `proc` — это процесс, из которого мы хотим получить структуру " +"`emuldata`, а параметр `locked` определяет, нужно ли блокировать. Допустимые " +"значения — `EMUL_DOLOCK` и `EMUL_DOUNLOCK`. Подробнее о блокировке позже." + +#. type: Title ==== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:955 +#, no-wrap +msgid "PID mangling" +msgstr "Преобразование PID" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:962 +msgid "" +"As there is a difference in view as what to the idea of a process ID and " +"thread ID is between FreeBSD and Linux(R) we have to translate the view " +"somehow. We do it by PID mangling. This means that we fake what a PID " +"(=TGID) and TID (=PID) is between kernel and userland. The rule of thumb is " +"that in kernel (in Linuxulator) PID = PID and TGID = shared -> group pid and " +"to userland we present `PID = shared -> group_pid` and `TID = proc -> " +"p_pid`. The PID member of `linux_emuldata structure` is a FreeBSD PID." +msgstr "" +"Поскольку между FreeBSD и Linux(R) существуют различия в представлении " +"идентификатора процесса (PID) и идентификатора потока (TID), нам необходимо " +"преобразовывать эти понятия. Это достигается за счёт модификации PID. Это " +"означает, что мы изменяем представление о PID (=TGID) и TID (=PID) между " +"ядром и пользовательским пространством. Основное правило заключается в " +"следующем: в ядре (в Linuxulator) `PID = PID`, а `TGID = shared -> " +"group_pid`; для пользовательского пространства мы представляем `PID = shared " +"-> group_pid` и `TID = proc -> p_pid`. Член `PID` в структуре " +"`linux_emuldata` является FreeBSD PID." + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:966 +msgid "" +"The above affects mainly getpid, getppid, gettid syscalls. Where we use PID/" +"TGID respectively. In copyout of TIDs in `child_clear_tid` and " +"`child_set_tid` we copy out FreeBSD PID." +msgstr "" +"Вышесказанное в основном влияет на системные вызовы getpid, getppid, gettid. " +"В случаях, где мы используем PID/TGID соответственно. При копировании TID в " +"`child_clear_tid` и `child_set_tid` мы копируем FreeBSD PID." + +#. type: Title ==== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:968 +#, no-wrap +msgid "Clone syscall" +msgstr "Системный вызов clone" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:972 +msgid "" +"The `clone` syscall is the way threads are created in Linux(R). The syscall " +"prototype looks like this:" +msgstr "" +"`clone` — это системный вызов, с помощью которого создаются потоки в " +"Linux(R). Прототип системного вызова выглядит следующим образом:" + +#. type: delimited block . 4 +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:977 +#, no-wrap +msgid "" +"int linux_clone(l_int flags, void *stack, void *parent_tidptr, int dummy,\n" +"void * child_tidptr);\n" +msgstr "" +"int linux_clone(l_int flags, void *stack, void *parent_tidptr, int dummy,\n" +"void * child_tidptr);\n" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:987 +msgid "" +"The `flags` parameter tells the syscall how exactly the processes should be " +"cloned. As described above, Linux(R) can create processes sharing various " +"things independently, for example two processes can share file descriptors " +"but not VM, etc. Last byte of the `flags` parameter is the exit signal of " +"the newly created process. The `stack` parameter if non-`NULL` tells, where " +"the thread stack is and if it is `NULL` we are supposed to copy-on-write the " +"calling process stack (i.e. do what normal man:fork[2] routine does). The " +"`parent_tidptr` parameter is used as an address for copying out process PID " +"(i.e. thread id) once the process is sufficiently instantiated but is not " +"runnable yet. The `dummy` parameter is here because of the very strange " +"calling convention of this syscall on i386. It uses the registers directly " +"and does not let the compiler do it what results in the need of a dummy " +"syscall. The `child_tidptr` parameter is used as an address for copying out " +"PID once the process has finished forking and when the process exits." +msgstr "" +"Параметр `flags` указывает системному вызову, как именно процессы должны " +"быть клонированы. Как описано выше, Linux(R) может создавать процессы, " +"разделяющие различные ресурсы независимо, например, два процесса могут " +"разделять файловые дескрипторы, но не виртуальную память и т.д. Последний " +"байт параметра `flags` является сигналом завершения для вновь созданного " +"процесса. Параметр `stack`, если он не `NULL`, указывает, где находится стек " +"потока, а если он `NULL`, предполагается копирование при записи стека " +"вызывающего процесса (т.е. делать то же, что делает обычная функция " +"man:fork[2]). Параметр `parent_tidptr` используется как адрес для " +"копирования PID процесса (т.е. идентификатора потока) после того, как " +"процесс достаточно инициализирован, но ещё не готов к выполнению. Параметр " +"`dummy` присутствует из-за очень странного соглашения о вызовах этого " +"системного вызова на i386. Он использует регистры напрямую и не позволяет " +"компилятору делать это, что приводит к необходимости использования " +"фиктивного системного вызова. Параметр `child_tidptr` используется как адрес " +"для копирования PID после завершения ветвления процесса и при его завершении." + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1001 +msgid "" +"The syscall itself proceeds by setting corresponding flags depending on the " +"flags passed in. For example, `CLONE_VM` maps to RFMEM (sharing of VM), " +"etc. The only nit here is `CLONE_FS` and `CLONE_FILES` because FreeBSD does " +"not allow setting this separately so we fake it by not setting RFFDG " +"(copying of fd table and other fs information) if either of these is " +"defined. This does not cause any problems, because those flags are always " +"set together. After setting the flags the process is forked using the " +"internal `fork1` routine, the process is instrumented not to be put on a run " +"queue, i.e. not to be set runnable. After the forking is done we possibly " +"reparent the newly created process to emulate `CLONE_PARENT` semantics. " +"Next part is creating the emulation data. Threads in Linux(R) does not " +"signal their parents so we set exit signal to be 0 to disable this. After " +"that setting of `child_set_tid` and `child_clear_tid` is performed enabling " +"the functionality later in the code. At this point we copy out the PID to " +"the address specified by `parent_tidptr`. The setting of process stack is " +"done by simply rewriting thread frame `%esp` register (`%rsp` on amd64). " +"Next part is setting up TLS for the newly created process. After this " +"man:vfork[2] semantics might be emulated and finally the newly created " +"process is put on a run queue and copying out its PID to the parent process " +"via `clone` return value is done." +msgstr "" +"Системный вызов продолжает выполнение, устанавливая соответствующие флаги в " +"зависимости от переданных аргументов. Например, `CLONE_VM` преобразуется в " +"RFMEM (общее адресное пространство) и т.д. Единственная тонкость здесь — это " +"`CLONE_FS` и `CLONE_FILES`, поскольку FreeBSD не позволяет устанавливать их " +"отдельно, поэтому мы эмулируем это, не устанавливая RFFDG (копирование " +"таблицы файловых дескрипторов и другой информации о файловой системе), если " +"задан любой из этих флагов. Это не вызывает проблем, так как эти флаги " +"всегда устанавливаются вместе. После установки флагов процесс создаётся с " +"помощью внутренней процедуры `fork1`, при этом процесс настраивается так, " +"чтобы не помещаться в очередь выполнения (т.е. не становиться исполняемым). " +"После завершения ветвления мы, при необходимости, изменяем родителя для " +"нового процесса, чтобы эмулировать семантику `CLONE_PARENT`. Следующий шаг — " +"создание данных эмуляции. Потоки в Linux(R) не отправляют сигналы своим " +"родителям, поэтому мы устанавливаем сигнал завершения в 0, чтобы отключить " +"эту возможность. Затем выполняется настройка `child_set_tid` и " +"`child_clear_tid`, что активирует соответствующую функциональность далее в " +"коде. На этом этапе мы копируем PID по адресу, указанному в `parent_tidptr`. " +"Установка стека процесса выполняется простой перезаписью регистра `%esp` " +"(`%rsp` на amd64) в кадре потока. Далее настраивается TLS для нового " +"процесса. После этого может быть эмулирована семантика man:vfork[2], и, " +"наконец, новый процесс помещается в очередь выполнения, а его PID " +"возвращается родительскому процессу через возвращаемое значение `clone`." + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1004 +msgid "" +"The `clone` syscall is able and in fact is used for emulating classic " +"man:fork[2] and man:vfork[2] syscalls. Newer glibc in a case of 2.6 kernel " +"uses `clone` to implement man:fork[2] and man:vfork[2] syscalls." +msgstr "" +"Системный вызов `clone` способен и фактически используется для эмуляции " +"классических системных вызовов man:fork[2] и man:vfork[2]. Более новые " +"версии glibc в случае ядра 2.6 используют `clone` для реализации системных " +"вызовов man:fork[2] и man:vfork[2]." + +#. type: Title ==== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1006 +#, no-wrap +msgid "Locking" +msgstr "Блокировка" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1012 +msgid "" +"The locking is implemented to be per-subsystem because we do not expect a " +"lot of contention on these. There are two locks: `emul_lock` used to " +"protect manipulating of `linux_emuldata` and `emul_shared_lock` used to " +"manipulate `linux_emuldata_shared`. The `emul_lock` is a nonsleepable " +"blocking mutex while `emul_shared_lock` is a sleepable blocking `sx_lock`. " +"Due to of the per-subsystem locking we can coalesce some locks and that is " +"why the em find offers the non-locking access." +msgstr "" +"Блокировка реализована на уровне подсистем, поскольку не ожидается высокой " +"конкуренции за эти ресурсы. Существует две блокировки: `emul_lock`, " +"используемая для защиты манипуляций с `linux_emuldata`, и " +"`emul_shared_lock`, используемая для манипуляций с `linux_emuldata_shared`. " +"`emul_lock` представляет собой неспящий блокирующий мьютекс, в то время как " +"`emul_shared_lock` — это спящий блокирующий `sx_lock`. Благодаря блокировке " +"на уровне подсистем мы можем объединять некоторые блокировки, поэтому " +"em_find предлагает доступ без блокировки." + +#. type: Title === +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1014 +#, no-wrap +msgid "TLS" +msgstr "TLS" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1017 +msgid "This section deals with TLS also known as thread local storage." +msgstr "" +"Этот раздел посвящён TLS, также известному как локальное хранилище потока." + +#. type: Title ==== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1019 +#, no-wrap +msgid "Introduction to threading" +msgstr "Введение в многопоточность" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1040 +msgid "" +"Threads in computer science are entities within a process that can be " +"scheduled independently from each other. The threads in the process share " +"process wide data (file descriptors, etc.) but also have their own stack for " +"their own data. Sometimes there is a need for process-wide data specific to " +"a given thread. Imagine a name of the thread in execution or something like " +"that. The traditional UNIX(R) threading API, pthreads provides a way to do " +"it via man:pthread_key_create[3], man:pthread_setspecific[3] and " +"man:pthread_getspecific[3] where a thread can create a key to the thread " +"local data and using man:pthread_getspecific[3] or " +"man:pthread_getspecific[3] to manipulate those data. You can easily see " +"that this is not the most comfortable way this could be accomplished. So " +"various producers of C/C++ compilers introduced a better way. They defined " +"a new modifier keyword thread that specifies that a variable is thread " +"specific. A new method of accessing such variables was developed as well " +"(at least on i386). The pthreads method tends to be implemented in " +"userspace as a trivial lookup table. The performance of such a solution is " +"not very good. So the new method uses (on i386) segment registers to " +"address a segment, where TLS area is stored so the actual accessing of a " +"thread variable is just appending the segment register to the address thus " +"addressing via it. The segment registers are usually `%gs` and `%fs` acting " +"like segment selectors. Every thread has its own area where the thread " +"local data are stored and the segment must be loaded on every context " +"switch. This method is very fast and used almost exclusively in the whole " +"i386 UNIX(R) world. Both FreeBSD and Linux(R) implement this approach and " +"it yields very good results. The only drawback is the need to reload the " +"segment on every context switch which can slowdown context switches. " +"FreeBSD tries to avoid this overhead by using only 1 segment descriptor for " +"this while Linux(R) uses 3. Interesting thing is that almost nothing uses " +"more than 1 descriptor (only Wine seems to use 2) so Linux(R) pays this " +"unnecessary price for context switches." +msgstr "" +"В компьютерных науках потоки (threads) — это сущности внутри процесса, " +"которые могут планироваться независимо друг от друга. Потоки в процессе " +"разделяют общие данные процесса (например, файловые дескрипторы), но также " +"имеют свой собственный стек для своих данных. Иногда возникает необходимость " +"в данных, специфичных для конкретного потока, но доступных на уровне " +"процесса. Например, имя выполняемого потока или что-то подобное. " +"Традиционный API для работы с потоками в UNIX® — pthreads — предоставляет " +"способ сделать это через функции `man:pthread_key_create[3]`, " +"`man:pthread_setspecific[3]` и `man:pthread_getspecific[3]`, где поток может " +"создать ключ к локальным данным потока и использовать " +"`man:pthread_getspecific[3]` или `man:pthread_getspecific[3]` для управления " +"этими данными. Легко заметить, что это не самый удобный способ. Поэтому " +"различные разработчики компиляторов C/C++ предложили более удобный метод. " +"Они ввели новое ключевое слово `thread`, которое указывает, что переменная " +"является специфичной для потока. Также был разработан новый метод доступа к " +"таким переменным (по крайней мере, на архитектуре i386). Метод pthreads " +"обычно реализуется в пользовательском пространстве в виде простой таблицы " +"поиска. Производительность такого решения не очень высока. Новый метод " +"использует (на i386) сегментные регистры для адресации области, где хранится " +"TLS (Thread-Local Storage), так что фактический доступ к переменной потока " +"сводится к добавлению сегментного регистра к адресу, таким образом обращаясь " +"через него. Сегментные регистры, обычно `%gs` и `%fs`, действуют как " +"селекторы сегментов. Каждый поток имеет свою собственную область, где " +"хранятся локальные данные потока, и сегмент должен загружаться при каждом " +"переключении контекста. Этот метод очень быстрый и используется практически " +"повсеместно в мире UNIX® на архитектуре i386. И FreeBSD, и Linux® реализуют " +"этот подход, и он даёт очень хорошие результаты. Единственный недостаток — " +"необходимость перезагружать сегмент при каждом переключении контекста, что " +"может замедлять переключения. FreeBSD пытается минимизировать эти накладные " +"расходы, используя только 1 дескриптор сегмента, в то время как Linux® " +"использует 3. Интересно, что почти ничто не использует больше 1 дескриптора " +"(только Wine, кажется, использует 2), поэтому Linux® платит эту " +"необязательную цену при переключении контекстов." + +#. type: Title ==== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1042 +#, no-wrap +msgid "Segments on i386" +msgstr "Сегменты на i386" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1049 +msgid "" +"The i386 architecture implements the so called segments. A segment is a " +"description of an area of memory. The base address (bottom) of the memory " +"area, the end of it (ceiling), type, protection, etc. The memory described " +"by a segment can be accessed using segment selector registers (`%cs`, `%ds`, " +"`%ss`, `%es`, `%fs`, `%gs`). For example let us suppose we have a segment " +"which base address is 0x1234 and length and this code:" +msgstr "" +"Архитектура i386 реализует так называемые сегменты. Сегмент — это описание " +"области памяти. Он включает базовый адрес (начало) области памяти, её конец " +"(границу), тип, защиту и т.д. Доступ к памяти, описываемой сегментом, может " +"осуществляться с использованием регистров селекторов сегментов (`%cs`, " +"`%ds`, `%ss`, `%es`, `%fs`, `%gs`). Например, предположим, что у нас есть " +"сегмент с базовым адресом 0x1234 и длиной, а также следующий код:" + +#. type: delimited block . 4 +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1053 +#, no-wrap +msgid "mov %edx,%gs:0x10\n" +msgstr "mov %edx,%gs:0x10\n" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1062 +msgid "" +"This will load the content of the `%edx` register into memory location " +"0x1244. Some segment registers have a special use, for example `%cs` is " +"used for code segment and `%ss` is used for stack segment but `%fs` and " +"`%gs` are generally unused. Segments are either stored in a global GDT " +"table or in a local LDT table. LDT is accessed via an entry in the GDT. " +"The LDT can store more types of segments. LDT can be per process. Both " +"tables define up to 8191 entries." +msgstr "" +"Это загрузит содержимое регистра `%edx` в ячейку памяти по адресу 0x1244. " +"Некоторые сегментные регистры имеют специальное назначение, например, `%cs` " +"используется для сегмента кода, а `%ss` — для сегмента стека, но `%fs` и " +"`%gs` обычно не используются. Сегменты хранятся либо в глобальной таблице " +"GDT, либо в локальной таблице LDT. Доступ к LDT осуществляется через запись " +"в GDT. LDT может хранить больше типов сегментов. LDT может быть отдельной " +"для каждого процесса. Обе таблицы определяют до 8191 записей." + +#. type: Title ==== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1064 +#, no-wrap +msgid "Implementation on Linux(R) i386" +msgstr "Реализация на Linux(R) i386" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1072 +msgid "" +"There are two main ways of setting up TLS in Linux(R). It can be set when " +"cloning a process using the `clone` syscall or it can call " +"`set_thread_area`. When a process passes `CLONE_SETTLS` flag to `clone`, " +"the kernel expects the memory pointed to by the `%esi` register a Linux(R) " +"user space representation of a segment, which gets translated to the machine " +"representation of a segment and loaded into a GDT slot. The GDT slot can be " +"specified with a number or -1 can be used meaning that the system itself " +"should choose the first free slot. In practice, the vast majority of " +"programs use only one TLS entry and does not care about the number of the " +"entry. We exploit this in the emulation and in fact depend on it." +msgstr "" +"Существует два основных способа настройки TLS в Linux(R). Он может быть " +"настроен при клонировании процесса с использованием системного вызова " +"`clone` или с помощью вызова `set_thread_area`. Когда процесс передает флаг " +"`CLONE_SETTLS` в `clone`, ядро ожидает, что память, на которую указывает " +"регистр `%esi`, будет содержать пользовательское представление сегмента в " +"Linux(R), которое преобразуется в машинное представление сегмента и " +"загружается в слот GDT. Слот GDT может быть указан номером или можно " +"использовать -1, что означает, что система сама должна выбрать первый " +"свободный слот. На практике подавляющее большинство программ используют " +"только одну запись TLS и не заботятся о номере записи. Мы используем это в " +"эмуляции и фактически зависим от этого." + +#. type: Title ==== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1074 +#, no-wrap +msgid "Emulation of Linux(R) TLS" +msgstr "Эмуляция Linux(R) TLS" + +#. type: Title ===== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1077 +#, no-wrap +msgid "i386" +msgstr "i386" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1095 +msgid "" +"Loading of TLS for the current thread happens by calling `set_thread_area` " +"while loading TLS for a second process in `clone` is done in the separate " +"block in `clone`. Those two functions are very similar. The only " +"difference being the actual loading of the GDT segment, which happens on the " +"next context switch for the newly created process while `set_thread_area` " +"must load this directly. The code basically does this. It copies the " +"Linux(R) form segment descriptor from the userland. The code checks for the " +"number of the descriptor but because this differs between FreeBSD and " +"Linux(R) we fake it a little. We only support indexes of 6, 3 and -1. The " +"6 is genuine Linux(R) number, 3 is genuine FreeBSD one and -1 means " +"autoselection. Then we set the descriptor number to constant 3 and copy out " +"this to the userspace. We rely on the userspace process using the number " +"from the descriptor but this works most of the time (have never seen a case " +"where this did not work) as the userspace process typically passes in 1. " +"Then we convert the descriptor from the Linux(R) form to a machine dependant " +"form (i.e. operating system independent form) and copy this to the FreeBSD " +"defined segment descriptor. Finally we can load it. We assign the " +"descriptor to threads PCB (process control block) and load the `%gs` segment " +"using `load_gs`. This loading must be done in a critical section so that " +"nothing can interrupt us. The `CLONE_SETTLS` case works exactly like this " +"just the loading using `load_gs` is not performed. The segment used for " +"this (segment number 3) is shared for this use between FreeBSD processes and " +"Linux(R) processes so the Linux(R) emulation layer does not add any overhead " +"over plain FreeBSD." +msgstr "" +"Загрузка TLS для текущего потока происходит путем вызова `set_thread_area`, " +"тогда как загрузка TLS для второго процесса в `clone` выполняется в " +"отдельном блоке в `clone`. Эти две функции очень похожи. Единственное " +"различие заключается в фактической загрузке сегмента GDT, которая происходит " +"при следующем переключении контекста для вновь созданного процесса, в то " +"время как `set_thread_area` должен загрузить его напрямую. Код в основном " +"делает следующее. Он копирует дескриптор сегмента в формате Linux(R) из " +"пользовательского пространства. Код проверяет номер дескриптора, но " +"поскольку он различается между FreeBSD и Linux(R), мы немного имитируем его. " +"Мы поддерживаем только индексы 6, 3 и -1. Число 6 — это оригинальный номер " +"Linux(R), 3 — оригинальный номер FreeBSD, а -1 означает авто-выбор. Затем мы " +"устанавливаем номер дескриптора на константу 3 и копируем его обратно в " +"пользовательское пространство. Мы полагаемся на то, что процесс в " +"пользовательском пространстве использует номер из дескриптора, но это " +"работает в большинстве случаев (никогда не встречалось ситуации, когда это " +"не срабатывало), так как процесс в пользовательском пространстве обычно " +"передает 1. Затем мы преобразуем дескриптор из формата Linux(R) в машинно-" +"зависимую форму (т.е. независимую от операционной системы) и копируем его в " +"дескриптор сегмента, определенный FreeBSD. Наконец, мы можем загрузить его. " +"Мы назначаем дескриптор PCB потока (блок управления процессом) и загружаем " +"сегмент `%gs` с помощью `load_gs`. Эта загрузка должна выполняться в " +"критической секции, чтобы ничто не могло нас прервать. Случай `CLONE_SETTLS` " +"работает точно так же, только загрузка с помощью `load_gs` не выполняется. " +"Сегмент, используемый для этого (сегмент номер 3), разделяется между " +"процессами FreeBSD и Linux(R), поэтому слой эмуляции Linux(R) не добавляет " +"накладных расходов по сравнению с обычным FreeBSD." + +#. type: Title ===== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1097 +#, no-wrap +msgid "amd64" +msgstr "amd64" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1101 +msgid "" +"The amd64 implementation is similar to the i386 one but there was initially " +"no 32bit segment descriptor used for this purpose (hence not even native " +"32bit TLS users worked) so we had to add such a segment and implement its " +"loading on every context switch (when a flag signaling use of 32bit is " +"set). Apart from this the TLS loading is exactly the same just the segment " +"numbers are different and the descriptor format and the loading differs " +"slightly." +msgstr "" +"Реализация amd64 аналогична реализации i386, но изначально не использовался " +"32-битный дескриптор сегмента для этой цели (поэтому даже нативные " +"пользователи 32-битного TLS не работали), поэтому нам пришлось добавить " +"такой сегмент и реализовать его загрузку при каждом переключении контекста " +"(когда установлен флаг, сигнализирующий о использовании 32-битного режима). " +"Кроме этого, загрузка TLS точно такая же, только номера сегментов " +"отличаются, а формат дескриптора и загрузка немного различаются." + +#. type: Title === +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1103 +#, no-wrap +msgid "Futexes" +msgstr "Фьютексы" + +#. type: Title ==== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1106 +#, no-wrap +msgid "Introduction to synchronization" +msgstr "Введение в синхронизацию" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1116 +msgid "" +"Threads need some kind of synchronization and POSIX(R) provides some of " +"them: mutexes for mutual exclusion, read-write locks for mutual exclusion " +"with biased ratio of reads and writes and condition variables for signaling " +"a status change. It is interesting to note that POSIX(R) threading API " +"lacks support for semaphores. Those synchronization routines " +"implementations are heavily dependant on the type threading support we " +"have. In pure 1:M (userspace) model the implementation can be solely done " +"in userspace and thus be very fast (the condition variables will probably " +"end up being implemented using signals, i.e. not fast) and simple. In 1:1 " +"model, the situation is also quite clear - the threads must be synchronized " +"using kernel facilities (which is very slow because a syscall must be " +"performed). The mixed M:N scenario just combines the first and second " +"approach or rely solely on kernel. Threads synchronization is a vital part " +"of thread-enabled programming and its performance can affect resulting " +"program a lot. Recent benchmarks on FreeBSD operating system showed that an " +"improved sx_lock implementation yielded 40% speedup in _ZFS_ (a heavy sx " +"user), this is in-kernel stuff but it shows clearly how important the " +"performance of synchronization primitives is." +msgstr "" +"Потокам требуется некоторая синхронизация, и POSIX(R) предоставляет " +"несколько её видов: мьютексы для взаимного исключения, блокировки чтения-" +"записи для взаимного исключения с преобладанием операций чтения над записями " +"и условные переменные для сигнализации об изменении состояния. Интересно " +"отметить, что в API потоков POSIX(R) отсутствует поддержка семафоров. " +"Реализации этих механизмов синхронизации сильно зависят от типа поддержки " +"потоков, которая у нас есть. В чистой модели 1:M (пользовательское " +"пространство) реализация может быть выполнена исключительно в " +"пользовательском пространстве и, следовательно, быть очень быстрой (условные " +"переменные, вероятно, будут реализованы с использованием сигналов, т.е. не " +"быстро) и простой. В модели 1:1 ситуация также довольно ясна — потоки должны " +"синхронизироваться с использованием средств ядра (что очень медленно, " +"поскольку требуется выполнение системного вызова). Смешанный сценарий M:N " +"просто комбинирует первый и второй подходы или полагается исключительно на " +"ядро. Синхронизация потоков является важной частью программирования с " +"использованием потоков, и её производительность может значительно влиять на " +"итоговую программу. Недавние тесты в операционной системе FreeBSD показали, " +"что улучшенная реализация `sx_lock` дала 40% прироста скорости в _ZFS_ (где " +"активно используются блокировки sx), это внутренние механизмы ядра, но это " +"наглядно демонстрирует, насколько важна производительность примитивов " +"синхронизации." + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1120 +msgid "" +"Threaded programs should be written with as little contention on locks as " +"possible. Otherwise, instead of doing useful work the thread just waits on " +"a lock. As a result of this, the most well written threaded programs show " +"little locks contention." +msgstr "" +"Многопоточные программы должны быть написаны с минимальной конкуренцией за " +"блокировки. В противном случае, вместо выполнения полезной работы поток " +"просто ожидает блокировку. В результате, наиболее хорошо написанные " +"многопоточные программы демонстрируют низкую конкуренцию за блокировки." + +#. type: Title ==== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1122 +#, no-wrap +msgid "Futexes introduction" +msgstr "Введение в фьютексы" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1127 +msgid "" +"Linux(R) implements 1:1 threading, i.e. it has to use in-kernel " +"synchronization primitives. As stated earlier, well written threaded " +"programs have little lock contention. So a typical sequence could be " +"performed as two atomic increase/decrease mutex reference counter, which is " +"very fast, as presented by the following example:" +msgstr "" +"Linux(R) реализует 1:1 потоковую модель, то есть использует примитивы " +"синхронизации в ядре. Как упоминалось ранее, хорошо написанные многопоточные " +"программы имеют низкую конкуренцию за блокировки. Таким образом, типичная " +"последовательность может выполняться как два атомарных увеличения/уменьшения " +"счётчика ссылок мьютекса, что очень быстро, как показано в следующем примере:" + +#. type: delimited block . 4 +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1133 +#, no-wrap +msgid "" +"pthread_mutex_lock(&mutex);\n" +"...\n" +"pthread_mutex_unlock(&mutex);\n" +msgstr "" +"pthread_mutex_lock(&mutex);\n" +"...\n" +"pthread_mutex_unlock(&mutex);\n" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1136 +msgid "" +"1:1 threading forces us to perform two syscalls for those mutex calls, which " +"is very slow." +msgstr "" +"1:1 threading вынуждает нас выполнять два системных вызова для этих вызовов " +"мьютекса, что очень медленно." + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1141 +msgid "" +"The solution Linux(R) 2.6 implements is called futexes. Futexes implement " +"the check for contention in userspace and call kernel primitives only in a " +"case of contention. Thus the typical case takes place without any kernel " +"intervention. This yields reasonably fast and flexible synchronization " +"primitives implementation." +msgstr "" +"Решение, реализованное в Linux(R) 2.6, называется фьютексы. Фьютексы " +"выполняют проверку на конкуренцию в пользовательском пространстве и вызывают " +"примитивы ядра только в случае конкуренции. Таким образом, типичный случай " +"обходится без вмешательства ядра. Это обеспечивает достаточно быструю и " +"гибкую реализацию примитивов синхронизации." + +#. type: Title ==== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1143 +#, no-wrap +msgid "Futex API" +msgstr "API фьютексов" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1146 +msgid "The futex syscall looks like this:" +msgstr "Системный вызов futex выглядит следующим образом:" + +#. type: delimited block . 4 +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1150 +#, no-wrap +msgid "int futex(void *uaddr, int op, int val, struct timespec *timeout, void *uaddr2, int val3);\n" +msgstr "int futex(void *uaddr, int op, int val, struct timespec *timeout, void *uaddr2, int val3);\n" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1153 +msgid "" +"In this example `uaddr` is an address of the mutex in userspace, `op` is an " +"operation we are about to perform and the other parameters have per-" +"operation meaning." +msgstr "" +"В этом примере `uaddr` — это адрес мьютекса в пользовательском пространстве, " +"`op` — операция, которую мы собираемся выполнить, а остальные параметры " +"имеют значение, зависящее от конкретной операции." + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1155 +msgid "Futexes implement the following operations:" +msgstr "Фьютексы реализуют следующие операции:" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1157 +msgid "`FUTEX_WAIT`" +msgstr "`FUTEX_WAIT`" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1158 +msgid "`FUTEX_WAKE`" +msgstr "`FUTEX_WAKE`" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1159 +msgid "`FUTEX_FD`" +msgstr "`FUTEX_FD`" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1160 +msgid "`FUTEX_REQUEUE`" +msgstr "`FUTEX_REQUEUE`" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1161 +msgid "`FUTEX_CMP_REQUEUE`" +msgstr "`FUTEX_CMP_REQUEUE`" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1162 +msgid "`FUTEX_WAKE_OP`" +msgstr "`FUTEX_WAKE_OP`" + +#. type: Title ===== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1164 +#, no-wrap +msgid "FUTEX_WAIT" +msgstr "FUTEX_WAIT" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1169 +msgid "" +"This operation verifies that on address `uaddr` the value `val` is written. " +"If not, `EWOULDBLOCK` is returned, otherwise the thread is queued on the " +"futex and gets suspended. If the argument `timeout` is non-zero it " +"specifies the maximum time for the sleeping, otherwise the sleeping is " +"infinite." +msgstr "" +"Эта операция проверяет, что по адресу `uaddr` записано значение `val`. Если " +"нет, возвращается `EWOULDBLOCK`, в противном случае поток ставится в очередь " +"на фьютекс и приостанавливается. Если аргумент `timeout` не равен нулю, он " +"задает максимальное время ожидания, в противном случае ожидание бесконечно." + +#. type: Title ===== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1171 +#, no-wrap +msgid "FUTEX_WAKE" +msgstr "FUTEX_WAKE" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1174 +msgid "" +"This operation takes a futex at `uaddr` and wakes up `val` first futexes " +"queued on this futex." +msgstr "" +"Эта операция захватывает фьютекс по адресу `uaddr` и пробуждает первые `val` " +"фьютексов, ожидающих в очереди на этом фьютексе." + +#. type: Title ===== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1176 +#, no-wrap +msgid "FUTEX_FD" +msgstr "FUTEX_FD" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1179 +msgid "This operations associates a file descriptor with a given futex." +msgstr "Эта операция связывает файловый дескриптор с заданным фьютексом." + +#. type: Title ===== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1181 +#, no-wrap +msgid "FUTEX_REQUEUE" +msgstr "FUTEX_REQUEUE" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1184 +msgid "" +"This operation takes `val` threads queued on futex at `uaddr`, wakes them " +"up, and takes `val2` next threads and requeues them on futex at `uaddr2`." +msgstr "" +"Эта операция берет `val` потоков, ожидающих на фьютексе по адресу `uaddr`, " +"пробуждает их и берет следующие `val2` потоков, перемещая их в очередь " +"фьютекса по адресу `uaddr2`." + +#. type: Title ===== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1186 +#, no-wrap +msgid "FUTEX_CMP_REQUEUE" +msgstr "FUTEX_CMP_REQUEUE" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1189 +msgid "" +"This operation does the same as `FUTEX_REQUEUE` but it checks that `val3` " +"equals to `val` first." +msgstr "" +"Эта операция делает то же самое, что и `FUTEX_REQUEUE`, но сначала " +"проверяет, что `val3` равно `val`." + +#. type: Title ===== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1191 +#, no-wrap +msgid "FUTEX_WAKE_OP" +msgstr "FUTEX_WAKE_OP" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1195 +msgid "" +"This operation performs an atomic operation on `val3` (which contains coded " +"some other value) and `uaddr`. Then it wakes up `val` threads on futex at " +"`uaddr` and if the atomic operation returned a positive number it wakes up " +"`val2` threads on futex at `uaddr2`." +msgstr "" +"Эта операция выполняет атомарную операцию над `val3` (которая содержит " +"закодированное другое значение) и `uaddr`. Затем она пробуждает `val` " +"потоков на фьютексе по адресу `uaddr`, и если атомарная операция вернула " +"положительное число, пробуждает `val2` потоков на фьютексе по адресу " +"`uaddr2`." + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1197 +msgid "The operations implemented in `FUTEX_WAKE_OP`:" +msgstr "Операции, реализованные в `FUTEX_WAKE_OP`:" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1199 +msgid "`FUTEX_OP_SET`" +msgstr "`FUTEX_OP_SET`" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1200 +msgid "`FUTEX_OP_ADD`" +msgstr "`FUTEX_OP_ADD`" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1201 +msgid "`FUTEX_OP_OR`" +msgstr "`FUTEX_OP_OR`" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1202 +msgid "`FUTEX_OP_AND`" +msgstr "`FUTEX_OP_AND`" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1203 +msgid "`FUTEX_OP_XOR`" +msgstr "`FUTEX_OP_XOR`" + +#. type: delimited block = 4 +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1208 +msgid "" +"There is no `val2` parameter in the futex prototype. The `val2` is taken " +"from the `struct timespec *timeout` parameter for operations " +"`FUTEX_REQUEUE`, `FUTEX_CMP_REQUEUE` and `FUTEX_WAKE_OP`." +msgstr "" +"В прототипе системного вызова futex отсутствует параметр `val2`. Значение " +"`val2` берётся из параметра `struct timespec *timeout` для операций " +"`FUTEX_REQUEUE`, `FUTEX_CMP_REQUEUE` и `FUTEX_WAKE_OP`." + +#. type: Title ==== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1211 +#, no-wrap +msgid "Futex emulation in FreeBSD" +msgstr "Эмуляция фьютексов в FreeBSD" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1216 +msgid "" +"The futex emulation in FreeBSD is taken from NetBSD and further extended by " +"us. It is placed in `linux_futex.c` and [.filename]#linux_futex.h# files. " +"The `futex` structure looks like:" +msgstr "" +"Эмуляция futex в FreeBSD взята из NetBSD и дополнительно расширена нами. Она " +"размещена в файлах `linux_futex.c` и [.filename]#linux_futex.h#. Структура " +"`futex` выглядит следующим образом:" + +#. type: delimited block . 4 +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1222 +#, no-wrap +msgid "" +"struct futex {\n" +" void *f_uaddr;\n" +" int f_refcount;\n" +msgstr "" +"struct futex {\n" +" void *f_uaddr;\n" +" int f_refcount;\n" + +#. type: delimited block . 4 +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1224 +#, no-wrap +msgid " LIST_ENTRY(futex) f_list;\n" +msgstr " LIST_ENTRY(futex) f_list;\n" + +#. type: delimited block . 4 +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1227 +#, no-wrap +msgid "" +" TAILQ_HEAD(lf_waiting_paroc, waiting_proc) f_waiting_proc;\n" +"};\n" +msgstr "" +" TAILQ_HEAD(lf_waiting_paroc, waiting_proc) f_waiting_proc;\n" +"};\n" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1230 +msgid "And the structure `waiting_proc` is:" +msgstr "И структура `waiting_proc` выглядит следующим образом:" + +#. type: delimited block . 4 +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1234 +#, no-wrap +msgid "struct waiting_proc {\n" +msgstr "struct waiting_proc {\n" + +#. type: delimited block . 4 +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1236 +#, no-wrap +msgid " struct thread *wp_t;\n" +msgstr " struct thread *wp_t;\n" + +#. type: delimited block . 4 +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1238 +#, no-wrap +msgid " struct futex *wp_new_futex;\n" +msgstr " struct futex *wp_new_futex;\n" + +#. type: delimited block . 4 +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1241 +#, no-wrap +msgid "" +" TAILQ_ENTRY(waiting_proc) wp_list;\n" +"};\n" +msgstr "" +" TAILQ_ENTRY(waiting_proc) wp_list;\n" +"};\n" + +#. type: Title ===== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1244 +#, no-wrap +msgid "futex_get / futex_put" +msgstr "futex_get / futex_put" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1248 +msgid "" +"A futex is obtained using the `futex_get` function, which searches a linear " +"list of futexes and returns the found one or creates a new futex. When " +"releasing a futex from the use we call the `futex_put` function, which " +"decreases a reference counter of the futex and if the refcount reaches zero " +"it is released." +msgstr "" +"Фьютекс получается с помощью функции `futex_get`, которая выполняет поиск в " +"линейном списке фьютексов и возвращает найденный или создает новый. При " +"освобождении фьютекса после использования вызывается функция `futex_put`, " +"которая уменьшает счетчик ссылок фьютекса, и если счетчик достигает нуля, " +"фьютекс освобождается." + +#. type: Title ===== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1250 +#, no-wrap +msgid "futex_sleep" +msgstr "futex_sleep" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1258 +msgid "" +"When a futex queues a thread for sleeping it creates a `working_proc` " +"structure and puts this structure to the list inside the futex structure " +"then it just performs a man:tsleep[9] to suspend the thread. The sleep can " +"be timed out. After man:tsleep[9] returns (the thread was woken up or it " +"timed out) the `working_proc` structure is removed from the list and is " +"destroyed. All this is done in the `futex_sleep` function. If we got woken " +"up from `futex_wake` we have `wp_new_futex` set so we sleep on it. This way " +"the actual requeueing is done in this function." +msgstr "" +"Когда фьютекс ставит поток в очередь на ожидание, он создает структуру " +"`working_proc` и помещает эту структуру в список внутри структуры futex, " +"после чего просто выполняет man:tsleep[9] для приостановки потока. Ожидание " +"может быть ограничено по времени. После возврата из man:tsleep[9] (поток был " +"разбужен или истекло время ожидания) структура `working_proc` удаляется из " +"списка и уничтожается. Все это выполняется в функции `futex_sleep`. Если мы " +"были разбужены с помощью `futex_wake`, у нас установлен `wp_new_futex`, " +"поэтому мы ожидаем на нем. Таким образом, фактическое перемещение " +"выполняется в этой функции." + +#. type: Title ===== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1260 +#, no-wrap +msgid "futex_wake" +msgstr "futex_wake" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1268 +msgid "" +"Waking up a thread sleeping on a futex is performed in the `futex_wake` " +"function. First in this function we mimic the strange Linux(R) behavior, " +"where it wakes up N threads for all operations, the only exception is that " +"the REQUEUE operations are performed on N+1 threads. But this usually does " +"not make any difference as we are waking up all threads. Next in the " +"function in the loop we wake up n threads, after this we check if there is a " +"new futex for requeueing. If so, we requeue up to n2 threads on the new " +"futex. This cooperates with `futex_sleep`." +msgstr "" +"Пробуждение потока, ожидающего на фьютексе, выполняется в функции " +"`futex_wake`. Сначала в этой функции мы имитируем странное поведение " +"Linux(R), где пробуждаются N потоков для всех операций, за исключением того, " +"что операции REQUEUE выполняются на N+1 потоках. Однако обычно это не имеет " +"значения, так как мы пробуждаем все потоки. Далее в функции в цикле мы " +"пробуждаем n потоков, после чего проверяем, есть ли новый фьютекс для " +"перестановки. Если есть, мы переставляем до n2 потоков на новый futex. Это " +"взаимодействует с `futex_sleep`." + +#. type: Title ===== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1270 +#, no-wrap +msgid "futex_wake_op" +msgstr "futex_wake_op" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1275 +msgid "" +"The `FUTEX_WAKE_OP` operation is quite complicated. First we obtain two " +"futexes at addresses `uaddr` and `uaddr2` then we perform the atomic " +"operation using `val3` and `uaddr2`. Then `val` waiters on the first futex " +"is woken up and if the atomic operation condition holds we wake up `val2` " +"(i.e. `timeout`) waiter on the second futex." +msgstr "" +"Операция `FUTEX_WAKE_OP` довольно сложна. Сначала мы получаем два фьютекса " +"по адресам `uaddr` и `uaddr2`, затем выполняем атомарную операцию с " +"использованием `val3` и `uaddr2`. После этого пробуждаются `val` ожидающих " +"на первом фьютексе, и если условие атомарной операции выполняется, мы " +"пробуждаем `val2` (т.е. `timeout`) ожидающих на втором фьютексе." + +#. type: Title ===== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1277 +#, no-wrap +msgid "futex atomic operation" +msgstr "Атомарная операция на фьютексе" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1282 +msgid "" +"The atomic operation takes two parameters `encoded_op` and `uaddr`. The " +"encoded operation encodes the operation itself, comparing value, operation " +"argument, and comparing argument. The pseudocode for the operation is like " +"this one:" +msgstr "" +"Атомарная операция принимает два параметра `encoded_op` и `uaddr`. " +"Закодированная операция включает саму операцию, сравниваемое значение, " +"аргумент операции и аргумент сравнения. Псевдокод операции выглядит " +"следующим образом:" + +#. type: delimited block . 4 +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1287 +#, no-wrap +msgid "" +"oldval = *uaddr2\n" +"*uaddr2 = oldval OP oparg\n" +msgstr "" +"oldval = *uaddr2\n" +"*uaddr2 = oldval OP oparg\n" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1291 +msgid "" +"And this is done atomically. First a copying in of the number at `uaddr` is " +"performed and the operation is done. The code handles page faults and if no " +"page fault occurs `oldval` is compared to `cmparg` argument with cmp " +"comparator." +msgstr "" +"И это выполняется атомарно. Сначала происходит копирование числа по адресу " +"`uaddr`, а затем выполняется операция. Код обрабатывает ошибки страниц, и " +"если ошибки не происходит, `oldval` сравнивается с аргументом `cmparg` с " +"помощью компаратора cmp." + +#. type: Title ===== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1293 +#, no-wrap +msgid "Futex locking" +msgstr "Блокировка фьютекса" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1297 +msgid "" +"Futex implementation uses two lock lists protecting `sx_lock` and global " +"locks (either Giant or another `sx_lock`). Every operation is performed " +"locked from the start to the very end." +msgstr "" +"Реализация фьютексов использует два списка блокировок для защиты `sx_lock` и " +"глобальных блокировок (либо Giant, либо другой `sx_lock`). Каждая операция " +"выполняется заблокированной от начала до самого конца." + +#. type: Title === +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1299 +#, no-wrap +msgid "Various syscalls implementation" +msgstr "Реализация различных системных вызовов" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1302 +msgid "" +"In this section I am going to describe some smaller syscalls that are worth " +"mentioning because their implementation is not obvious or those syscalls are " +"interesting from other point of view." +msgstr "" +"В этом разделе я опишу несколько менее значимых системных вызовов, которые " +"стоит упомянуть, потому что их реализация неочевидна или эти вызовы " +"представляют интерес с другой точки зрения." + +#. type: Title ==== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1304 +#, no-wrap +msgid "*at family of syscalls" +msgstr "*семейство системных вызовов at" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1313 +msgid "" +"During development of Linux(R) 2.6.16 kernel, the *at syscalls were added. " +"Those syscalls (`openat` for example) work exactly like their at-less " +"counterparts with the slight exception of the `dirfd` parameter. This " +"parameter changes where the given file, on which the syscall is to be " +"performed, is. When the `filename` parameter is absolute `dirfd` is ignored " +"but when the path to the file is relative, it comes to the play. The " +"`dirfd` parameter is a directory relative to which the relative pathname is " +"checked. The `dirfd` parameter is a file descriptor of some directory or " +"`AT_FDCWD`. So for example the `openat` syscall can be like this:" +msgstr "" +"Во время разработки ядра Linux(R) 2.6.16 были добавлены *at-системные " +"вызовы. Эти системные вызовы (например, `openat`) работают точно так же, как " +"их аналоги без at, за исключением параметра `dirfd`. Этот параметр " +"определяет местоположение файла, над которым выполняется системный вызов. " +"Если параметр `filename` является абсолютным, `dirfd` игнорируется, но если " +"путь к файлу относительный, `dirfd` вступает в игру. Параметр `dirfd` " +"представляет собой каталог, относительно которого проверяется относительный " +"путь. Параметр `dirfd` является файловым дескриптором некоторого каталога " +"или `AT_FDCWD`. Например, системный вызов `openat` может выглядеть следующим " +"образом:" + +#. type: delimited block . 4 +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1317 +#, no-wrap +msgid "file descriptor 123 = /tmp/foo/, current working directory = /tmp/\n" +msgstr "file descriptor 123 = /tmp/foo/, current working directory = /tmp/\n" + +#. type: delimited block . 4 +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1322 +#, no-wrap +msgid "" +"openat(123, /tmp/bah\\, flags, mode)\t/* opens /tmp/bah */\n" +"openat(123, bah\\, flags, mode)\t\t/* opens /tmp/foo/bah */\n" +"openat(AT_FDWCWD, bah\\, flags, mode)\t/* opens /tmp/bah */\n" +"openat(stdio, bah\\, flags, mode)\t/* returns error because stdio is not a directory */\n" +msgstr "" +"openat(123, /tmp/bah\\, flags, mode)\t/* opens /tmp/bah */\n" +"openat(123, bah\\, flags, mode)\t\t/* opens /tmp/foo/bah */\n" +"openat(AT_FDWCWD, bah\\, flags, mode)\t/* opens /tmp/bah */\n" +"openat(stdio, bah\\, flags, mode)\t/* returns error because stdio is not a directory */\n" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1331 +msgid "" +"This infrastructure is necessary to avoid races when opening files outside " +"the working directory. Imagine that a process consists of two threads, " +"thread A and thread B. Thread A issues `open(./tmp/foo/bah., flags, mode)` " +"and before returning it gets preempted and thread B runs. Thread B does not " +"care about the needs of thread A and renames or removes [.filename]#/tmp/foo/" +"#. We got a race. To avoid this we can open [.filename]#/tmp/foo# and use " +"it as `dirfd` for `openat` syscall. This also enables user to implement per-" +"thread working directories." +msgstr "" +"Эта инфраструктура необходима для избежания состояний гонки при открытии " +"файлов вне рабочего каталога. Представьте, что процесс состоит из двух " +"потоков, потока A и потока B. Поток A выполняет `open(./tmp/foo/bah., flags, " +"mode)`, и перед возвратом управления он вытесняется, и начинает выполняться " +"поток B. Поток B не учитывает потребности потока A и переименовывает или " +"удаляет [.filename]#/tmp/foo/#. Возникает состояние гонки. Чтобы избежать " +"этого, мы можем открыть [.filename]#/tmp/foo# и использовать его как `dirfd` " +"для системного вызова `openat`. Это также позволяет пользователю реализовать " +"рабочие каталоги для каждого потока." + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1334 +msgid "" +"Linux(R) family of *at syscalls contains: `linux_openat`, `linux_mkdirat`, " +"`linux_mknodat`, `linux_fchownat`, `linux_futimesat`, `linux_fstatat64`, " +"`linux_unlinkat`, `linux_renameat`, `linux_linkat`, `linux_symlinkat`, " +"`linux_readlinkat`, `linux_fchmodat` and `linux_faccessat`. All these are " +"implemented using the modified man:namei[9] routine and simple wrapping " +"layer." +msgstr "" +"Семейство *at системных вызовов Linux(R) включает: `linux_openat`, " +"`linux_mkdirat`, `linux_mknodat`, `linux_fchownat`, `linux_futimesat`, " +"`linux_fstatat64`, `linux_unlinkat`, `linux_renameat`, `linux_linkat`, " +"`linux_symlinkat`, `linux_readlinkat`, `linux_fchmodat` и `linux_faccessat`. " +"Все они реализованы с использованием модифицированной функции man:namei[9] и " +"простого слоя обёртки." + +#. type: Title ===== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1336 +#, no-wrap +msgid "Implementation" +msgstr "Реализация" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1344 +msgid "" +"The implementation is done by altering the man:namei[9] routine (described " +"above) to take additional parameter `dirfd` in its `nameidata` structure, " +"which specifies the starting point of the pathname lookup instead of using " +"the current working directory every time. The resolution of `dirfd` from " +"file descriptor number to a vnode is done in native *at syscalls. When " +"`dirfd` is `AT_FDCWD` the `dvp` entry in `nameidata` structure is `NULL` but " +"when `dirfd` is a different number we obtain a file for this file " +"descriptor, check whether this file is valid and if there is vnode attached " +"to it then we get a vnode. Then we check this vnode for being a directory. " +"In the actual man:namei[9] routine we simply substitute the `dvp` vnode for " +"`dp` variable in the man:namei[9] function, which determines the starting " +"point. The man:namei[9] is not used directly but via a trace of different " +"functions on various levels. For example the `openat` goes like this:" +msgstr "" +"Реализация выполнена путем изменения функции man:namei[9] (описанной выше) " +"для приема дополнительного параметра `dirfd` в структуре `nameidata`, " +"который указывает начальную точку для поиска пути вместо использования " +"текущей рабочей директории каждый раз. Преобразование `dirfd` из номера " +"файлового дескриптора в vnode выполняется в нативных *at-системных вызовах. " +"Когда `dirfd` равен `AT_FDCWD`, запись `dvp` в структуре `nameidata` имеет " +"значение `NULL`, но если `dirfd` представляет другой номер, мы получаем файл " +"по этому дескриптору, проверяем его валидность и, если к нему прикреплен " +"vnode, получаем этот vnode. Затем проверяем, является ли этот vnode " +"директорией. В самой функции man:namei[9] мы просто заменяем vnode `dvp` на " +"переменную `dp` в функции man:namei[9], которая определяет начальную точку. " +"Функция man:namei[9] используется не напрямую, а через цепочку различных " +"функций на разных уровнях. Например, `openat` работает следующим образом:" + +#. type: delimited block . 4 +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1348 +#, no-wrap +msgid "openat() --> kern_openat() --> vn_open() -> namei()\n" +msgstr "openat() --> kern_openat() --> vn_open() -> namei()\n" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1354 +msgid "" +"For this reason `kern_open` and `vn_open` must be altered to incorporate the " +"additional `dirfd` parameter. No compat layer is created for those because " +"there are not many users of this and the users can be easily converted. " +"This general implementation enables FreeBSD to implement their own *at " +"syscalls. This is being discussed right now." +msgstr "" +"По этой причине `kern_open` и `vn_open` должны быть изменены для включения " +"дополнительного параметра `dirfd`. Слой совместимости для них не создаётся, " +"так как пользователей этих функций немного и их можно легко адаптировать. " +"Данная общая реализация позволяет FreeBSD реализовать свои собственные *at-" +"системные вызовы. Это обсуждается в настоящее время." + +#. type: Title ==== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1356 +#, no-wrap +msgid "Ioctl" +msgstr "Ioctl" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1370 +msgid "" +"The ioctl interface is quite fragile due to its generality. We have to bear " +"in mind that devices differ between Linux(R) and FreeBSD so some care must " +"be applied to do ioctl emulation work right. The ioctl handling is " +"implemented in [.filename]#linux_ioctl.c#, where `linux_ioctl` function is " +"defined. This function simply iterates over sets of ioctl handlers to find " +"a handler that implements a given command. The ioctl syscall has three " +"parameters, the file descriptor, command and an argument. The command is a " +"16-bit number, which in theory is divided into high 8 bits determining class " +"of the ioctl command and low 8 bits, which are the actual command within the " +"given set. The emulation takes advantage of this division. We implement " +"handlers for each set, like `sound_handler` or `disk_handler`. Each handler " +"has a maximum command and a minimum command defined, which is used for " +"determining what handler is used. There are slight problems with this " +"approach because Linux(R) does not use the set division consistently so " +"sometimes ioctls for a different set are inside a set they should not belong " +"to (SCSI generic ioctls inside cdrom set, etc.). FreeBSD currently does not " +"implement many Linux(R) ioctls (compared to NetBSD, for example) but the " +"plan is to port those from NetBSD. The trend is to use Linux(R) ioctls even " +"in the native FreeBSD drivers because of the easy porting of applications." +msgstr "" +"Интерфейс ioctl довольно хрупок из-за своей обобщённости. Необходимо " +"учитывать, что устройства в Linux(R) и FreeBSD различаются, поэтому " +"требуется особая осторожность для корректной работы эмуляции ioctl. " +"Обработка ioctl реализована в файле [.filename]#linux_ioctl.c#, где " +"определена функция `linux_ioctl`. Эта функция просто перебирает наборы " +"обработчиков ioctl, чтобы найти обработчик, реализующий данную команду. " +"Системный вызов ioctl имеет три параметра: файловый дескриптор, команду и " +"аргумент. Команда представляет собой 16-битное число, которое теоретически " +"делится на старшие 8 бит, определяющие класс команды ioctl, и младшие 8 бит, " +"которые являются конкретной командой в данном наборе. Эмуляция использует " +"это разделение. Реализованы обработчики для каждого набора, такие как " +"`sound_handler` или `disk_handler`. Каждый обработчик имеет определённые " +"максимальную и минимальную команды, которые используются для выбора нужного " +"обработчика. Существуют небольшие проблемы с этим подходом, поскольку " +"Linux(R) не всегда последовательно использует разделение на наборы, поэтому " +"иногда ioctls для другого набора оказываются внутри набора, к которому они " +"не должны принадлежать (например, SCSI generic ioctls внутри набора cdrom и " +"т.д.). В настоящее время FreeBSD реализует не так много ioctls Linux(R) (по " +"сравнению с NetBSD, например), но планируется перенести их из NetBSD. " +"Тенденция такова, что ioctls Linux(R) используются даже в родных драйверах " +"FreeBSD для упрощения портирования приложений." + +#. type: Title ==== +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1372 +#, no-wrap +msgid "Debugging" +msgstr "Отладка" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1379 +msgid "" +"Every syscall should be debuggable. For this purpose we introduce a small " +"infrastructure. We have the ldebug facility, which tells whether a given " +"syscall should be debugged (settable via a sysctl). For printing we have " +"LMSG and ARGS macros. Those are used for altering a printable string for " +"uniform debugging messages." +msgstr "" +"Каждый системный вызов должен поддерживать отладку. Для этой цели мы вводим " +"небольшую инфраструктуру. У нас есть механизм `ldebug`, который определяет, " +"нужно ли отлаживать данный системный вызов (настраивается через `sysctl`). " +"Для вывода сообщений используются макросы `LMSG` и `ARGS`. Они применяются " +"для форматирования строк вывода с целью создания единообразных отладочных " +"сообщений." + +#. type: Title == +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1381 +#, no-wrap +msgid "Conclusion" +msgstr "Заключение" + +#. type: Title === +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1384 +#, no-wrap +msgid "Results" +msgstr "Результаты" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1390 +msgid "" +"As of April 2007 the Linux(R) emulation layer is capable of emulating the " +"Linux(R) 2.6.16 kernel quite well. The remaining problems concern futexes, " +"unfinished *at family of syscalls, problematic signals delivery, missing " +"`epoll` and `inotify` and probably some bugs we have not discovered yet. " +"Despite this we are capable of running basically all the Linux(R) programs " +"included in FreeBSD Ports Collection with Fedora Core 4 at 2.6.16 and there " +"are some rudimentary reports of success with Fedora Core 6 at 2.6.16. The " +"Fedora Core 6 linux_base was recently committed enabling some further " +"testing of the emulation layer and giving us some more hints where we should " +"put our effort in implementing missing stuff." +msgstr "" +"По состоянию на апрель 2007 года уровень эмуляции Linux(R) способен " +"достаточно хорошо эмулировать ядро Linux(R) 2.6.16. Оставшиеся проблемы " +"касаются фьютексов, незавершённого семейства системных вызовов *at, " +"проблематичной доставки сигналов, отсутствия `epoll` и `inotify`, а также, " +"вероятно, некоторых ошибок, которые мы ещё не обнаружили. Несмотря на это, " +"мы способны запускать практически все программы Linux(R), включённые в " +"Коллекцию портов FreeBSD, с Fedora Core 4 на ядре 2.6.16, а также есть " +"некоторые предварительные сообщения об успешной работе с Fedora Core 6 на " +"ядре 2.6.16. Недавно был добавлен linux_base Fedora Core 6, что позволило " +"провести дополнительные тестирования уровня эмуляции и дало нам больше " +"подсказок, куда следует направить усилия для реализации недостающих функций." + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1394 +msgid "" +"We are able to run the most used applications like package:www/linux-" +"firefox[], package:net-im/skype[] and some games from the Ports Collection. " +"Some of the programs exhibit bad behavior under 2.6 emulation but this is " +"currently under investigation and hopefully will be fixed soon. The only " +"big application that is known not to work is the Linux(R) Java(TM) " +"Development Kit and this is because of the requirement of `epoll` facility " +"which is not directly related to the Linux(R) kernel 2.6." +msgstr "" +"Мы можем запускать наиболее популярные приложения, такие как package:www/" +"linux-firefox[], package:net-im/skype[], и некоторые игры из Коллекции " +"портов. Некоторые программы демонстрируют некорректное поведение при " +"эмуляции 2.6, но это в настоящее время исследуется, и, надеемся, скоро будет " +"исправлено. Единственное крупное приложение, которое, как известно, не " +"работает, — это Linux(R) Java(TM) Development Kit, и это связано с " +"требованием функции `epoll`, которая не имеет прямого отношения к ядру " +"Linux(R) 2.6." + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1397 +msgid "" +"We hope to enable 2.6.16 emulation by default some time after FreeBSD 7.0 is " +"released at least to expose the 2.6 emulation parts for some wider testing. " +"Once this is done we can switch to Fedora Core 6 linux_base, which is the " +"ultimate plan." +msgstr "" +"Мы надеемся включить эмуляцию 2.6.16 по умолчанию через некоторое время " +"после выхода FreeBSD 7.0, по крайней мере, чтобы открыть части эмуляции 2.6 " +"для более широкого тестирования. Как только это будет сделано, мы сможем " +"перейти на Fedora Core 6 linux_base, что является конечной целью." + +#. type: Title === +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1399 +#, no-wrap +msgid "Future work" +msgstr "Будущие работы" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1402 +msgid "" +"Future work should focus on fixing the remaining issues with futexes, " +"implement the rest of the *at family of syscalls, fix the signal delivery " +"and possibly implement the `epoll` and `inotify` facilities." +msgstr "" +"Будущая работа должна быть сосредоточена на исправлении оставшихся проблем с " +"фьютексами, реализации оставшихся системных вызовов семейства *at, " +"исправлении доставки сигналов и, возможно, реализации механизмов `epoll` и " +"`inotify`." + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1404 +msgid "" +"We hope to be able to run the most important programs flawlessly soon, so we " +"will be able to switch to the 2.6 emulation by default and make the Fedora " +"Core 6 the default linux_base because our currently used Fedora Core 4 is " +"not supported any more." +msgstr "" +"Мы надеемся вскоре добиться безупречной работы наиболее важных программ, " +"чтобы можно было по умолчанию переключиться на эмуляцию 2.6 и сделать Fedora " +"Core 6 базовой версией linux_base, поскольку используемая в настоящее время " +"Fedora Core 4 больше не поддерживается." + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1408 +msgid "" +"The other possible goal is to share our code with NetBSD and DragonflyBSD. " +"NetBSD has some support for 2.6 emulation but its far from finished and not " +"really tested. DragonflyBSD has expressed some interest in porting the 2.6 " +"improvements." +msgstr "" +"Другая возможная цель — поделиться нашим кодом с NetBSD и DragonflyBSD. " +"NetBSD имеет некоторую поддержку эмуляции 2.6, но она далека от завершения и " +"не была должным образом протестирована. DragonflyBSD выразила некоторую " +"заинтересованность в переносе улучшений версии 2.6." + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1413 +msgid "" +"Generally, as Linux(R) develops we would like to keep up with their " +"development, implementing newly added syscalls. Splice comes to mind " +"first. Some already implemented syscalls are also suboptimal, for example " +"`mremap` and others. Some performance improvements can also be made, finer " +"grained locking and others." +msgstr "" +"В целом, по мере развития Linux(R) мы хотели бы идти в ногу с их " +"разработкой, реализуя новые системные вызовы. В первую очередь на ум " +"приходит `splice`. Некоторые уже реализованные системные вызовы также " +"неоптимальны, например `mremap` и другие. Также можно внести некоторые " +"улучшения производительности, такие как более детальная блокировка и другие." + +#. type: Title === +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1415 +#, no-wrap +msgid "Team" +msgstr "Команда" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1418 +msgid "I cooperated on this project with (in alphabetical order):" +msgstr "Я сотрудничал в этом проекте с (в алфавитном порядке):" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1420 +msgid "`{jhb}`" +msgstr "`{jhb}`" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1421 +msgid "`{kib}`" +msgstr "`{kib}`" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1422 +msgid "Emmanuel Dreyfus" +msgstr "Emmanuel Dreyfus" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1423 +msgid "Scot Hetzel" +msgstr "Scot Hetzel" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1424 +msgid "`{jkim}`" +msgstr "`{jkim}`" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1425 +msgid "`{netchild}`" +msgstr "`{netchild}`" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1426 +msgid "`{ssouhlal}`" +msgstr "`{ssouhlal}`" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1427 +msgid "Li Xiao" +msgstr "Li Xiao" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1428 +msgid "`{davidxu}`" +msgstr "`{davidxu}`" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1430 +msgid "" +"I would like to thank all those people for their advice, code reviews and " +"general support." +msgstr "" +"Я хотел бы поблагодарить всех этих людей за их советы, рецензирование кода и " +"общую поддержку." + +#. type: Title == +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1432 +#, no-wrap +msgid "Literatures" +msgstr "Литература" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1435 +msgid "" +"Marshall Kirk McKusick - George V. Nevile-Neil. Design and Implementation of " +"the FreeBSD operating system. Addison-Wesley, 2005." +msgstr "" +"Marshall Kirk McKusick - George V. Neville-Neil. Design and Implementation " +"of the FreeBSD operating system. Addison-Wesley, 2005 год." + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1436 +msgid "https://tldp.org[https://tldp.org]" +msgstr "https://tldp.org[https://tldp.org]" + +#. type: Plain text +#: documentation/content/en/articles/linux-emulation/_index.adoc:1436 +msgid "https://www.kernel.org[https://www.kernel.org]" +msgstr "https://www.kernel.org[https://www.kernel.org]" |