[OS] Thread Local Storage (TLS)

TLS(Thread Local Storage)란?

TLS는 Thread Local Storage의 약자로 thread별로 고유한 전역/정적 변수를 저장할 수 있게 하는 공간이다.

스레드는 원래 스레드 별로 고유의 스택을 가지지만, 전역/전적 변수는 프로세스의 모든 스레드가 접근 가능하다. 따라서 전역/정적 변수를 스레드 별로 할당해주고 싶을 때 TLS를 사용한다. (따라서 TLS에 들어있는 애들은 지역 변수와 다르게 함수 above에서 다 visible하다) TLS는 프로세스 실행에 필요한 여러 정보가 들어있다

 

fs는 TLS를 가리키는데, 예를 들어 fs:0x28에는 스택 카나리의 값으로 쓰이는 랜덤한 값이 저장된다.

 

대충 tls 생성하는 함수임 아래는 ㅇㅇ

static void *
init_tls (void)
{
  /* Construct the static TLS block and the dtv for the initial
     thread.  For some platforms this will include allocating memory
     for the thread descriptor.  The memory for the TLS block will
     never be freed.  It should be allocated accordingly.  The dtv
     array can be changed if dynamic loading requires it.  */
     
  void *tcbp = _dl_allocate_tls_storage (); //_dl_allocate_tls_storage로 tls를 생성함
  
  if (tcbp == NULL)
    _dl_fatal_printf ("\
cannot allocate TLS data structures for initial thread\n");

  /* Store for detection of the special case by __tls_get_addr
     so it knows not to pass this dtv to the normal realloc.  */     
  GL(dl_initial_dtv) = GET_DTV (tcbp); //음 일반 realloc으로 이부분 할당하지않게 하는 것인듯함
  
  /* And finally install it for the main thread.  */
  const char *lossage = TLS_INIT_TP (tcbp); //TLS_INIT_TP 매크로로 FS를 TLS로 초기화함
  //내부의 arch_prctl함수에 인자로 SET_FS랑 tcbp로 넘겨주는데
  //이친구가 FS를 tcbp로 초기화하는 것임
  
  if (__glibc_unlikely (lossage != NULL))
    _dl_fatal_printf ("cannot set up thread-local storage: %s\n", lossage);
    
  tls_init_tp_called = true;
  return tcbp;
}

 

 

TLS_INIT_TP 매크로임 위에서 여기서 FS부분을 TLS를 초기화한다고 했음

# define TLS_INIT_TP(thrdescr) \
  ({ void *_thrdescr = (thrdescr);                                              \
     tcbhead_t *_head = _thrdescr;                                              \
     int _result;                                                              \
                                                                              \
     _head->tcb = _thrdescr;                                                      \
     /* For now the thread descriptor is at the same address.  */              \
     _head->self = _thrdescr;                                                      \
                                                                              \
     /* It is a simple syscall to set the %fs value for the thread.  */              \
     asm volatile ("syscall"                                                      \
                   : "=a" (_result)                                              \
                   : "0" ((unsigned long int) __NR_arch_prctl),                      \
                     "D" ((unsigned long int) ARCH_SET_FS),                      \
                     "S" (_thrdescr)                                              \
                   : "memory", "cc", "r11", "cx");                              \
                                                                              \
    _result ? "cannot set %fs base address for thread-local storage" : 0;     \
  })

얘를 통해 FS 세그먼트 레지스터는 어디를 가리킨다? 바로 TLS를 가리키게된다~

(FS가 TLS가리키는 거임 TLS가 FS 가리키는게 아니라! (아마?))

 

 

References

https://en.wikipedia.org/wiki/Thread-local_storage

https://ozt88.tistory.com/37

Thread Local Storage

https://learn.microsoft.com/ko-kr/windows/win32/procthread/thread-local-storage?redirectedfrom=MSDN 

스레드 로컬 스토리지 - Win32 apps

http://egloos.zum.com/sweeper/v/1985738

TLS (Thread local storage)

 

tls는 스택마다 하나씩 생성됨

info thread로 찍었을 때 아마 나오는데 TLS base인듯?