PB173 - Ovladače jádra - Linux
VIII. Přerušení
Jiri Slabý
ITI, Fakulta informatiky 12. 11. 2013
LDD3 kap. 7 a 10
• Práce s časem
• Pozdržení vykonávání kódu (spánek)
• Časovače
• Odložené vykonání kódu
• Přerušení HW
• Změny v kontextu přerušení
• Zámky
• Alokace
Část I
„Měkká" přerušení
J. Slabý (ITI, Fl)
PB173/02
12. 11. 2013      3/ 16
Časovače
a Documentation/timers/*
• Činnost v nastavených časech (i periodicky)
a Kód je volán v kontextu přerušení (nelze spát)
• /proc/timer_list (jen nová jádra)
Obyčejné časovače
a Fungují na každé architektuře
• Založené na jiffies
• Proměnná zvyšující se o 1 s frekvencí HZ a Rozlišení: 1-10 ms (pro HZ: 1000-100) High-res časovače a linux/hrtimer.h
• usleep_range
• Rozlišení: ~ jits
J. Slabý (ITI, Fl) PB173/02 12.11.2013      4/ 16
Obyčejné časovače
API
• linux/timer.h, struct timer_list
• DEFINE_TIMERS, setup_timerD
• mod_timer (=del_timer+add_timer)
• del_timer_sync (POZOR)
static void my.fun(unsigned long data); static DEFINE_TIMER(my_timer, my.fun, 0, 30); static void my.fun(unsigned long data)
{
my.timer.data *= 2;
mod.timer(&my.timer, jiffies + msecs.tO-jiffies (data));
}
mod-timer(&my_timer, jiffies + msecs.tO-jiffies (100)); deLtimer_sync(&my_timer);
Úkol: Každou vteřinu, kdy je modul v systému, vypsat HZ a jiffies
J. Slabý (ITI, Fl)
PB173/02
12. 11. 2013      5/ 16
Pozdržení vykonávání
Čekání na událost trvající pevně danou dobu O Spánek
• Zapojení časovače a plánovače
• Rozlišení: — 10/xs až 10 ms (HW-závislé)
Q Busy-waiting Smyčka
• Rozlišení: ns
API
• linux/delay.h
• ad 1. ssleep, msleep, usleep_range
• ad 2. mdelay, udelay, ndelay
V jádře lze čekat jen omezenou dobu
(v řádu jednotek až desítek vteřin)
J. Slabý (ITI, Fl)
PB173/02
12. 11. 2013      6/ 16
Odložené vykonání kódu
Při potřebě vykonat kód, který nelze vykonat teď
• Držím zámek, jsem v přerušení, ...
• Není nutno specifikovat pevně daný moment
• (Na rozdíl od časovačů) 2 druhy
O Workqueue
O Tasklet Rozdíly
• Rychlost zavolání (tasklet dřív)
• Kontext zavolání (tasklet z přerušení, workqueue z procesu)
• Množství kódu (tj. rychlost vykonání)
J. Slabý (ITI, Fl)
PB173/02
12. 11. 2013      7/ 16
Workqueue
• Speciální proces volající funkce ve frontě
o Globální, společný pro všechny - většinou stačí
• Vlastní - pro speciální případy
• Lze v něm spát
• Spustí se, až se plánovač rozhodne
• Lze specifikovat minimální prodlevu
• Documentation/workqueue.txt
J. Slabý (ITI, Fl)
PB173/02
12. 11. 2013      8/ 16
Workqueue API
• linux/workqueue.h, struct work_struct
• Definice funkce (práce): declare_wdrks, init_wdrkd
• Globální proces:
• Zařazení do fronty: scheduie_work
• Vyřazení z fronty (předčasně): cancei_work_sync
a Vlastní proces:
• Vytvoření procesu: create_workqueue, destroy_workqueue
• Zařazení do fronty: queue_work
• Vyřazení z fronty: cancel_work_sync (stejně)
• Delayed (s min. prodlevou): *_deiayed_work
Úkol: nahrát modul ieee802ll (request_module). Nelze volat přímo v moduie_init a je nutný i vlastní proces
J. Slabý (ITI, Fl)
PB173/02
12. 11. 2013      9/ 16
Tasklet
• Běží v kontextu přerušení (jako časovače)
• Nelze spát
a Musí být rychlý
• Spustí se po příštím přerušení
API
• linux/interrupt.h, struct tasklet_struct
• Definice funkce (taskletu): declare_tasklets, taskiet_initD
• Zařazení do fronty: taskiet_scheduie
• Vyřazení z fronty: tasklet_kill
Úkol: vytvořit tasklet, spustit a vypsat posloupnost volání pomocí dump_stack
J. Slabý (ITI, Fl)
PB173/02
12. 11. 2013 10/16
Část II
„Tvrdá" přerušení
J. Slabý (ITI, Fl)
PB173/02
12. 11. 2013 11/16
Přerušení HW
• HW informuje o změně stavu
• Časovač tiknul, přišel paket, přečten blok z disku, ...
• CPU přeruší chod programu/jádra a zavolá jádro
• Cyklus? Priority přerušení!
• OS musí obsloužit přerušení
• Zjistí zdroj a zavolá odpovídající ovladač (jeho obsluhu přerušení)
• Přerušeni je identifikováno číslem (IRQ)
• Vynuluje přerušení na řadiči přerušení
Nutná podpora HW (CPU, řadiče, sběrnice, zařízení)
J. Slabý (ITI, Fl)
PB173/02
12. 11. 2013 12/16
Přerušení v Linuxu
• 1inux/int errupt.h
• request_irq, free_irq
• Flags: hlavně IRQF_SHARED
• Návratová hodnota z obsluhy: IRQ_NDNE, IRQ_HANDLED
• /proc/interrupts
static irqretum.t my.handler(int irq, void *data) { /* data == my-data */ return my.device.raisedJnterrupt ? IRQ.HANDLED : IRQ.NONE;
}
static int my.probe(struct pci.dev *pdev, ...)
{
/* here: enable device etc. */ my.data = kmalloc(...);
ret = request.irq(pdev->irq, my.handler, IRQF.SHARED, "my", my.data);
}
Úkol: vytvořte obsluhu pro EDU (zatím vracejte IRQ_HANDLED)
J. Slabý (ITI, Fl)
PB173/02
12. 11. 2013 13/16
Přerušení a spinlocky
Vlákno	Přerušení
spinJock(&addr_lock); <interrupt> spin.unlock(&addr.lock);	spin.lock(&addr.lock); // deadlock spin.unlock(&addr.lock);
_irq* varianty Zákaz přerušení, poté spinlock
Vlákno	Přerušení
spin.lock.irq (&addr.lock); // interrupt cannot trigger spin.unlock.irq (&addr.lock);	spinJock(&addr.lock); spin.unlock(&addr.lock);
J. Slabý (ITI, Fl)
PB173/02
12. 11. 2013 14/16
Kontext přerušení
Další změny
• Alokace
• gfp_atomic
• A tedy nevelké alokace
• Kód
• Rychlý, krátký
• (Víc kódu později v taskletu, ještě víc ve workqueue)
J. Slabý (ITI, Fl)
PB173/02
12. 11. 2013 15/16
Úkol
Práce s přerušením (součást domácího) O Vytvořit pojmenování (makra) pro registry (v tabulce) O Spustit 100ms periodický časovač (pro každé EDU zařízení)
• Vyvolat z EDU přerušení 0x1000 (registr 0x60) O Navázat se v probe na přerušení (request_irq) O Implementovat obsluhu
• Přečíst stav (registr 0x24), vypsat stav - limitované
• Nenula: odsouhlasit přerušení (registr 0x64), vrátit irq_handled
• Jinak: vrátit irq_none
Offset	Len	R/W	Contents	Meaning
0x0024	4B	R	bitmap	Raised interrupts
0x0060	4B	W	bitmap	Raise interrupts
0x0064	4B	W	bitmap	Acknowledge interrupts
Tabulka : Specifikace baru 0 (pokračování z minula)
J. Slabý (ITI, Fl)
PB173/02
12. 11. 2013 16/16