Кіріспе
Ядролық жүйелік шақыру Компьютерлік есептемелерде, futex ("fast userspace mutex") – бағдарламашылар негізгі құлыптауды (бұғаттауды) іске асыру үшін немесе семафорлар, POSIX mutex-тері немесе шартты айнымалылар сияқты жоғары деңгейдегі құлыптау абстракцияларын құру үшін қолдана алатын ядролық жүйелік шақыру. Футекс – ядролық кеңістіктегі күту кезегі, ол пайдаланушы кеңістігіндегі атомдық бүтін санмен байланыстырылады. Бірнеше процестер немесе жіптер (thread) пайдаланушы кеңістігінде бүтін санмен жұмыс істейді (бір-біріне кедергі келтірмеу үшін атомдық операцияларды пайдаланады) және күту кезегінде операцияларды сұрау үшін салыстырмалы түрде қымбат жүйелік шақыруларға жүгінеді (мысалы, күтіп тұрған процестерді ояту немесе ағымдағы процесті күту кезегіне қою). Дұрыс бағдарламаланған futex-негізгі құлыптауыш, құлыптасуға талас болған жағдайларды қоспағанда, жүйелік шақыруларды қолданбайды; көптеген операциялар процестер арасында төрелік қажет етпейтіндіктен, мұндай жағдайлар көптеген кезде туындамайды.
In computing, a futex (short for "fast userspace mutex") is a kernel system call that programmers can use to implement basic locking, or as a building block for higher level locking abstractions such as semaphores and POSIX mutexes or condition variables. A futex consists of a kernel space wait queue that is attached to an atomic integer in userspace. Multiple processes or threads operate on the integer entirely in userspace (using atomic operations to avoid interfering with one another), and only resort to relatively expensive system calls to request operations on the wait queue (for example to wake up waiting processes, or to put the current process on the wait queue). A properly programmed futex based lock will not use system calls except when the lock has contention; since most operations do not require arbitration between processes, this will not happen in most cases.
Тарих
Хьюбертус Франке (IBM Томас Дж. Уотсон ғылыми-зерттеу орталығы), Мэтью Кирквуд, Инго Молнар (Red Hat) және Расти Рассел (IBM Linux технология орталығы) 2002 жылы Linux жүйесінде futex механизмін жасады. Сол жылы /dev немесе /proc каталогында арнайы түйін құру арқылы futex-терді файлдық жүйе арқылы қолжетімді ету туралы ұсыныс талқыланды. Алайда, Линус Торвальдс бұл идеяға күшті қарсылық көрсетіп, барлық байланысты түзетулерді қабылдаудан бас тартты. Футекстер алғаш рет Linux ядросының 2.5.7 нұсқасында пайда болды; 2.5.40 нұсқасынан бастап олардың мағынасы қалыптасты, және futex-тер 2003 жылғы желтоқсан айында шыққан 2.6.x тұрақты ядро сериясының бөлігіне айналды. Microsoft Windows жүйесінде futex функционалдығы Windows 8 немесе Windows Server 2012 нұсқаларынан бастап WaitOnAddress деген атпен жүзеге асырылды. 2013 жылы Microsoft futex-ке қатысты WaitOnAddress патентін тіркеді, ал патент 2014 жылы мақұлданды. 2014 жылдың мамыр айында CVE жүйесі Linux ядросының futex қосалқы жүйесіндегі осалдық туралы хабарлады, ол қызметтен бас тарту шабуылдарына немесе жергілікті құқықтарды кеңейтуге мүмкіндік беретін қауіптің болуын көрсетті. 2015 жылдың мамыр айында Linux ядросы b0c29f79ecea коммиті арқылы тұйықталу қатесін енгізді, бұл пайдаланушы қолданбаларының тоқтауына себеп болды. Бұл қате көптеген корпоративтік Linux дистрибутивтеріне, соның ішінде 3.x және 4.x ядроларына, Red Hat Enterprise Linux 5, 6 және 7 нұсқаларына, SUSE Linux 12 және Amazon Linux-қа әсер етті. Футекстер 2016 жылдан бері OpenBSD жүйесінде қолданылады. Futex механизмі Google-дің Fuchsia операциялық жүйесіндегі Zircon ядросының негізгі ұғымдарының бірі болып табылады, кемінде 2018 жылғы сәуірден бастап. Apple компаниясы futex-ті iOS/iPadOS/tvOS 17.4, macOS 14.4, watchOS 10.4 және visionOS 1.1 жүйелерінде енгізді.