为什么Golang克隆syscall abi与x86-64上的Linux内核克隆不同

Question

在glibc / sysdeps / unix / sysv / linux / x86_64 / clone.S中的Linux内核克隆abi定义：

The kernel expects:
rax: system call number
rdi: flags
rsi: child_stack
rdx: TID field in parent
r10: TID field in child
r8: thread pointer

以及go1.11.5 / src / runtime / sys_linux_amd64.s上的golang克隆syscall：

// int32 clone(int32 flags, void *stk, M *mp, G *gp, void (*fn)(void));
TEXT runtime·clone(SB),NOSPLIT,$0
    MOVL    flags+0(FP), DI
    MOVQ    stk+8(FP), SI
    MOVQ    $0, DX
    MOVQ    $0, R10

    // Copy mp, gp, fn off parent stack for use by child.
    // Careful: Linux system call clobbers CX and R11.
    MOVQ    mp+16(FP), R8
    MOVQ    gp+24(FP), R9
    MOVQ    fn+32(FP), R12

    MOVL    $SYS_clone, AX
    SYSCALL

那么，为什么DX，R10，R8不遵守clone-syscall promise？ 另一方面，R9和R12似乎是不必要的。

请帮我。

Answer 1

DX和R10为零的原因

根据clone的联机帮助页，仅在设置CLONE_PARENT_SETTID ， CLONE_CHILD_SETTID时才使用CLONE_PARENT_SETTID 。

CLONE_PARENT_SETTID（从Linux 2.5.49开始）将子线程ID存储在父级内存中的ptid位置。 （在Linux 2.5.32-2.5.48中，有一个标志CLONE_SETTID做到了这一点。）存储操作在clone（）将控制权返回给用户空间之前完成。

CLONE_CHILD_SETTID（从Linux 2.5.49开始）将子线程ID存储在子代内存中的位置ctid。 在clone（）将控制权返回给用户空间之前，存储操作完成。

DX和R10与此手册页（ 参考 ）中的ptid和ctid相对应。

实际上，从os_linux.go： Source调用runtime.clone（）时未设置此标志。

他们不需要tid的原因可能是因为它不是pthread之类的库，用户可以使用tid完成一些复杂的事情。

R8，R9和R12用于什么

简而言之，R8，R9和R12不会被系统调用使用，而是用于在其后构造堆栈。

请注意，R8和R9作为参数传递给系统调用，但未被克隆使用（请参见下面的原因），并且R12在系统调用之后被保留，在系统调用之后可以安全地使用这些寄存器。 （ 参考 ）

让我们看看细节。

内部调用runtime.clone如下： 源

func newosproc(mp *m) {
    stk := unsafe.Pointer(mp.g0.stack.hi)
    ....
    ret := clone(cloneFlags, stk, unsafe.Pointer(mp), unsafe.Pointer(mp.g0), unsafe.Pointer(funcPC(mstart)))
    ....
}

阅读Go的汇编程序快速指南 ，并发布OP代码，您可以看到R8是mp指针，R9是mp.g0指针，R12是要在clone线程中调用的某些函数的指针。 （ m和g结构如下： Source和this： Source ）。

R8是clone的参数，表示tls（线程本地存储），但除非设置了CLONE_SETTLS否则不使用它： Source

R9通常用作系统调用的第六个参数，但是clone不使用它，因为它仅使用5个参数（ Source ）。

R12是在系统调用后保留的寄存器。

最后，让我们看看runtime.clone的源代码 。 重要的是在SYSCALL 。 他们正在使用已创建的子线程中的R8和R9进行一些堆栈设置，并最终调用R12。

// int32 clone(int32 flags, void *stk, M *mp, G *gp, void (*fn)(void));
TEXT runtime·clone(SB),NOSPLIT,$0
    MOVL    flags+0(FP), DI
    MOVQ    stk+8(FP), SI
    MOVQ    $0, DX
    MOVQ    $0, R10

    // Copy mp, gp, fn off parent stack for use by child.
    // Careful: Linux system call clobbers CX and R11.
    MOVQ    mp+16(FP), R8
    MOVQ    gp+24(FP), R9
    MOVQ    fn+32(FP), R12

    MOVL    $SYS_clone, AX
    SYSCALL

    // In parent, return.
    CMPQ    AX, $0
    JEQ 3(PC)
    MOVL    AX, ret+40(FP)
    RET

    // In child, on new stack.
    MOVQ    SI, SP

    // If g or m are nil, skip Go-related setup.
    CMPQ    R8, $0    // m
    JEQ nog
    CMPQ    R9, $0    // g
    JEQ nog

    // Initialize m->procid to Linux tid
    MOVL    $SYS_gettid, AX
    SYSCALL
    MOVQ    AX, m_procid(R8)

    // Set FS to point at m->tls.
    LEAQ    m_tls(R8), DI
    CALL    runtime·settls(SB)

    // In child, set up new stack
    get_tls(CX)
    MOVQ    R8, g_m(R9)
    MOVQ    R9, g(CX)
    CALL    runtime·stackcheck(SB)

nog:
    // Call fn
    CALL    R12

//(omitted)