mbarrier

跨平台的 Rust 内存屏障实现，参考 Linux 内核设计。

特性

• 🚀 跨平台支持：x86/x86_64, ARM/AArch64, RISC-V
• 🔧 内核级实现：基于 Linux 内核的内存屏障设计
• 📦 无标准库依赖：适用于嵌入式和内核开发
• ⚡ 高性能：内联汇编实现，零开销抽象
• 🎯 SMP 感知：支持单处理器和多处理器环境
• ✅ 持续集成：在多种架构上进行测试验证

支持的架构

架构	状态	测试方式
x86_64	✅	原生 + 交叉编译
x86 (32-bit)	✅	交叉编译
AArch64	✅	QEMU + 交叉编译
ARM (32-bit)	✅	QEMU + 交叉编译
RISC-V 64	✅	QEMU + 交叉编译
RISC-V 32	✅	交叉编译

内存屏障类型

函数	描述
rmb()	读内存屏障 - 确保屏障前的读操作在屏障后的读操作之前完成
wmb()	写内存屏障 - 确保屏障前的写操作在屏障后的写操作之前完成
mb()	通用内存屏障 - 确保屏障前的所有内存操作在屏障后的操作之前完成
smp_rmb()	SMP 读屏障 - 在 SMP 系统上等同于 rmb()，在 UP 系统上仅为编译器屏障
smp_wmb()	SMP 写屏障 - 在 SMP 系统上等同于 wmb()，在 UP 系统上仅为编译器屏障
smp_mb()	SMP 通用屏障 - 在 SMP 系统上等同于 mb()，在 UP 系统上仅为编译器屏障

使用示例

use mbarrier::*;

// 基本用法
fn example_basic() {
    // 读内存屏障
    rmb();
    
    // 写内存屏障
    wmb();
    
    // 通用内存屏障
    mb();
}

// 生产者-消费者模式
fn producer_consumer_example() {
    // 生产者
    unsafe {
        // 写入数据
        core::ptr::write_volatile(data_ptr, 42);
        
        // 写屏障确保数据写入完成
        wmb();
        
        // 设置标志
        core::ptr::write_volatile(flag_ptr, true);
    }
    
    // 消费者
    unsafe {
        // 读取标志
        if core::ptr::read_volatile(flag_ptr) {
            // 读屏障确保标志读取完成
            rmb();
            
            // 读取数据
            let value = core::ptr::read_volatile(data_ptr);
        }
    }
}

架构支持

x86/x86_64

• rmb(): 编译器屏障（x86 系列读操作天然有序）
• wmb(): sfence 指令
• mb(): mfence 指令

ARM/AArch64

• rmb(): dmb ld / dsb ld 指令
• wmb(): dmb st / dsb st 指令
• mb(): dmb sy / dsb sy 指令

RISC-V

• rmb(): fence r,r 指令
• wmb(): fence w,w 指令
• mb(): fence rw,rw 指令

特性标志

• smp (默认启用): 启用 SMP 感知的屏障
• std: 启用标准库特性（预留）

性能考虑

• 所有屏障函数都是内联的，提供零开销抽象
• 在不需要的架构上，某些屏障可能被优化为无操作
• SMP 版本的屏障在单处理器系统上仅为编译器屏障

安全性

此库使用 unsafe 内联汇编来实现内存屏障。虽然这些操作在设计上是安全的，但请确保：

1. 正确理解内存屏障的语义
2. 在多线程环境中正确使用
3. 了解目标架构的内存模型

许可证

此项目采用 MIT 或 Apache-2.0 双许可证。

致谢

此实现参考了 Linux 内核的内存屏障设计，特别是：

• arch/x86/include/asm/barrier.h
• arch/arm/include/asm/barrier.h
• arch/arm64/include/asm/barrier.h
• arch/riscv/include/asm/barrier.h