PB173 - Ovladače jádra - Linux
VIII. Přerušení
Jiri Slabý
Fakulta informatiky Masarykova univerzita
11.11.2014
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/02
11.11. 2014
1 / 17
Přerušení
LDD3 kap. 7 a 10
O „Měkká" přerušení
• Časovače
• Pozdržení vykonávání kódu (spánek)
• Odložené vykonání kódu
Q „Tvrdá" přerušení (z HW)
Q Změny v kontextu přerušení « Zámky
• Alokace, apod.
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU) PB173/02 11.11.2014     2/ 17
Sekce 1
„Měkká" přerušení
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/02
11.11. 2014
3/17
Časovače
• Documentation/timers/*
a Činnost v nastavených časech (i periodicky) « Kód je volán v kontextu přerušení (nelze spát)
• /proc/timer_iist (jen nová jádra)
Obyčejné časovače
« Fungují na každé architektuře
• Založené na jiffies
• Proměnná zvyšující se o 1 s frekvencí hz
• Rozlišení: 1-10 ms (pro HZ: 1000-100) High-res časovače
• linux/hrtimer.h
• usleep_range
• Rozlišení: ~ jus
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/02
11.11. 2014
4/17
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, myjun, 0, 30); static void my_fun(unsigned long data) {
my_timer.data *= 2;
mod_timer(&my_timer, jiffies + msecs_toJiffies(data));
}
mod_timer(&my_timer, jiffies + msecs_tojiffies(100)); del_timer_sync(&my_timer);
Úkol: Každou vteřinu, kdy je modul v systému, vypsat HZ a jiffies
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/02
11.11. 2014
5/17
Pozdržení vykonávání kódu
Čekání na událost trvající pevně danou dobu O Spánek
• Zapojení časovače a plánovače
• Rozlišení: — 10/xs až 10 ms (HW-závislé) O 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)
Úkol: spěte 1 vteřinu v moduie_init a vyzkoušejte vložením modulu
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/02
11.11. 2014
6/17
Odložené vykonání kódu
Při potřebě vykonat kód, který nelze vykonat teď
• Držím zámek, jsem v přerušení, ...
• Není nutno specifikovat pevně daný moment
• (Narozdíl od časovačů)
• Ale je to možné
2 druhy
O Workqueue
O Tasklet Rozdíly
• Rychlost zavolání (tasklet dřív)
a Kontext zavolání (tasklet z přerušení, workqueue z procesu)
• Množství kódu (tj. rychlost vykonání)
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU) PB173/02 11.11.2014     7/ 17
Workqueue
• Speciální proces volající funkce ve frontě
o Globální, společný pro všechny - většinou stačí
• Vlastní - pro speciální případy
a Lze v něm spát
• Spustí se, až se plánovač rozhodne
• Lze specifikovat minimální prodlevu
• Documentation/workqueue.txt
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/02
11.11. 2014
8/17
Workqueue API
a linux/workqueue.h, struct work_struct
• Definice funkce (práce): declare_works, init_workd
• Globální proces:
• Zařazení do fronty: scheduie_work
• Vyřazení z fronty (předčasně): cancei_work_sync
• 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: V module_init nahrát modul ieee80211 nebo mac80211 (request_module). request_module nelze volat přímo V module_init a je nutný i vlastní workqueue proces.
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/02
11.11. 2014
9/17
Tasklet
• Běží v kontextu přerušení (jako časovače)
• Nelze spát
• 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
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/02
11.11. 2014
10/17
Sekce 2
„Tvrdá" přerušení (z HW)
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/02
11.11. 2014
11 / 17
Přerušení HW
• HW informuje o změně stavu
• Časovač tiknul, přišel paket, přečten blok z disku, ...
• CPU přeruší chod programu/jádra a zavolá jádro
• Ví, koho volat, má tabulku (IDT)
• 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)
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/02
11.11. 2014
12/17
Přerušení v Linuxu
• linux/interrupt.h
• request_irq, free_irq
a Flags: hlavně IRQF_SHARED
• Návratová hodnota z obsluhy: IRQ_N0NE, IRQ_HANDLED
• /proc/interrupts
static irqreturnj my_handler(int irq, void *data) { /* data == my_data */ return my_device_raised_interrupt ? 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)
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/02
11.11. 2014
13/17
Sekce 3
Změny v kontextu přerušení
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/02
11.11. 2014
14/17
Přerušení a spinlocky
Vlákno
spin_lock(&addr_lock); < interrupt >
spin_unlock(&addr_lock);
Přerušení
spin_lock(&addr_lock); // AAA deadlock AAA 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);	spin_lock(&addr_lock); spin_unlock(&addr_lock);
Jiri Slabý (Fakulta intormatiky, MU)
PB173/02
11.11. 2014
15/17
Kontext přerušení
Další změny
• Alokace
• gfp_atomic
• A tedy nevelké alokace
• Kód
• Rychlý, krátký
• (Víc kódu později v taskletu, ještě víc třeba ve workqueue)
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/02
11.11. 2014
16/17
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_nqne
Specifikace baru 0 (pokračování z minula)
Offset	Len	R/W	Contents	Meaning
0x0024	4B	R	bitmap	Raised interrupts
0x0060	4B	W	bitmap	Raise interrupts
0x0064	4B	W	bitmap	Acknowledge interrupts
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/02
11.11. 2014
17/17