PB173 - Ovladače jádra - Linux
VIII. Přerušení
Jiri Slabý
Fakulta informatiky Masarykova univerzita
19. 11. 2015
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/04
19. 11. 2015       1 /17
Přerušení
LDD3 kap. 7 a 10
Q „Měkká" přerušení
• Časovače
• Pozdržení vykonávání kódu (spánek)
• Odložené vykonání kódu
Q „Tvrdá" přerušení (z HW)
^ Změny v kontextu přerušení
• Zámky
• Alokace, apod.
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU) PB173/04 19.11.2015      2/ 17
Sekce 1
„Měkká" přerušení
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/04
19. 11. 2015      3/ 17
Časovače
• Documentation/timers/*
• 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 jiff ies
• 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: ~ /is
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/04
19. 11. 2015
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)
Příklad
static void my_fun(unsigned long data); static DEFINE_TIMER(my_timer, myjun, 0, 30); static void my_fun(unsigned long data)
{
myjimer.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 (°/0u) a
jiffies (°/.lu)
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/04
19. 11. 2015
5/17
Pozdržení vykonávání kódu
Čekání na událost trvající pevně danou dobu (linux/delay h) O Spánek
o Zapojení časovače (tikni za ...) a plánovače (... a vzbuď mě)
• Rozlišení: ^ 10 jus až 10 ms (HW-závislé)
• ssleep, msleep, usleep_range
O Busy-waiting
• Smyčka
• Rozlišení: ns
• mdelay, udelay, ndelay
V jádře lze čekat jen omezenou dobu
(v řádu jednotek až desítek vteřin)
Úkol: spěte 3 vteřiny v module.init a vyzkoušejte vložením modulu
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/04
19. 11. 2015
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)
• Kontext zavolání (tasklet z přerušení, workqueue z procesu)
• Množství kódu (tj. rychlost vykonání)
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/04
19. 11. 2015
7/17
Workqueue
• Documentation/workqueue.txt
• Speciální proces volající funkce řazené do fronty
• Globální, společný pro všechny - většinou stačí
• Vlastní - pro speciální případy
• Lze v něm spát
• Spustí se, až se plánovač rozhodne
• Lze specifikovat minimální prodlevu
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/04
19. 11. 2015
8/17
Workqueue
API
• linux/workqueue.h, struct work_struct
• Definice funkce (práce): declare_works, init_workd
• Globální proces:
• Zařazení do fronty: schedule.work
• Vyřazení z fronty (předčasně): cancei_work_sync
• Vlastní proces:
• Vytvoření procesu: create_workqueue, destroy_workqueue
• Zařazení do fronty: queue.work
• Vyřazení z fronty: cancei_work_sync (tj. stejně)
• Delayed (s garantovanou prodlevou): *_deiayed_work Úkol: v module.init nahrát modul ieee802ll nebo mac80211
(request.module), request.module nelze volat přímo V module_init a
je nutný i vlastní workqueue proces.
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/04
19. 11. 2015
9/17
Tas kl et
• 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.schedule
• Vyřazení z fronty: taskiet.kili
Úkol: vytvořit tasklet, spustit a vypsat posloupnost volání pomocí
dump_stack
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/04
19. 11. 2015
10/17
Sekce 2
„Tvrdá" přerušení (z HW)
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/04
19. 11. 2015 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
o Zjistí zdroj a zavolá odpovídající ovladač (jeho obsluhu přerušení) • Přerušení je identifikováno číslem (IRQ)
• Vynuluje přerušení na řadiči přerušení
Nutná podpora HW (CPU, řadiče, sběrnice, zařízení)
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/04
19. 11. 2015
12/17
Přerušení v Linuxu
linux/interrupt.h request_irq, free_irq
Flags: hlavně irqf.shared
Návratová hodnota z obsluhy: irq.none, irq.handled
/proc/interrupts
Příklad
static irqreturn_t 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, myjnandler, IRQF_SHARED, "my", my_data);
}
Úkol: vytvořte obsluhu pro EDU (zatím vracejte irq.handled)
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/04
19. 11. 2015
13/17
Sekce 3
Změny v kontextu přerušení
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/04
19. 11. 2015
14/17
Přerušení a spinlocky
Vlákno	Přerušení	
spin_lock(&addr_lock);		
<interrupt>	spin_	Jock(&addr_lock);
spin_unlock(&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); spi n_u n 1 ock(&add rj ock);
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/04
19. 11. 2015
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)
PB173/04
19. 11. 2015
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.none
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)
PB173/04
19. 11. 2015
17/17