1、引入传真
Futex是一种用户状态和内核状态混合的同步机制。 首先，在同步的进程之间通过mmap共享内存。 futex变量位于此共享内存中，操作是原子的。 当进程要进入独占区或退出独占区时，首先要去看共享内存中的futex变量，如果没有冲突，只修改futex，不需要执行系统调用。 如果您访问futex变量以告知进程发生了冲突，则必须执行系统调用以完成相应的操作(wait或wake up )。 简单地说，futex通过对用户状态的检查，如果知道没有竞争，就不需要陷入内核，大大提高了低内容的效率。
具体的调用步骤如下。
Glibc库实现了用户状态锁定接口，如pthread _ mutex _ lock (/pthread _ mutex _ unlock )，以提供快速的futex机制。
2、传真系统调用
/include/linux/syscall.h
asmlinkagelongsys _ futex (u32 _ user * uaddr，int op，u32 val，struct timespec __user *utime，u32 _ user * _aaar )
系统呼叫号码：
#define __NR_futex191
__syscall(191，sys_futex，5 )/kernel/futex.c
syscall_define6(futex，u32 __user *，uaddr，int，op，u32，val，
struct timespec __user *，utime，u32 __user *，uaddr2，
u32，val3)
{ .
returndo_futex(uaddr，op，val，tp，uaddr2，val2，val3)；
……
}
uaddr是用户状态的共享存储器的地址，内部排列存储有整数计数器。
op保存着操作类型。 定义位于/include/linux/futex.h
FUTEX_WAIT:原子检查uaddr的计数器值是否为val，如果是，则使过程中止，直到FUTEX_WAKE或超时(time-out )。 也就是说，将进程乘以与uaddr对应的队列。
FUTEX_WAKE:调用最多val个uaddr上的进程等待。
3 .传真同步机制
所有futex同步操作都必须从用户空间开始。 首先，创建共享内存中的整数计数器futex同步变量。 当进程尝试拥有锁或进入独占区域时，对futex执行“down”操作。 也就是说，从原子角度将futex同步变量减1。 如果同步变量为0，则不会发生冲突，进程将照常运行。 如果同步变量为负数，则意味着会发生冲突，需要调用futex系统调用的futex_wait操作暂停当前进程。 当进程解锁或离开独占区域时，对futex执行“up”操作。 也就是说，从原子角度将futex同步变量加1。 如果同步变量从0更改为1，则不会发生冲突，进程将照常运行。 如果预添加的同步变量为负数，则意味着存在冲突，必须调用futex系统调用的futex_wake操作来启动一个或多个等待进程。
这里的原子性加减通常在CAS(compareandswap )中进行，与平台相关。 CAS的基本形式是CAS(addr，old，new )，如果存储在addr中的值与old相等，则用new将其置换。 x86平台上有用于完成： cmpxchg的特殊命令。
可以看到：futex从用户状态开始，用户状态和核心状态协调完成。
4 .入/线程使用futex同步
进程或线程可以使用futex同步。
对于线程，情况比较简单。 因为线程共享虚拟内存空间，所以虚拟地址可以唯一地标识futex变量。 这意味着线程将在同一虚拟地址访问futex变量。
对于进程，由于进程具有独立的虚拟内存空间，因此要使用futex变量，必须与(mmap ) )共享地址空间。 每个进程用于访问futex的虚拟地址都可以不同，只要系统知道所有虚拟地址都映射到同一个物理内存地址，并且用物理内存地址唯一标识futex变量即可。
参考资料：