PB173 - Ovladače jádra - Linux
IX. Přerušení
Jiri Slabý
Fakulta informatiky Masarykova univerzita
15. 11. 2016
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/04
15. 11. 2016      1 /17
Přerušení
LDD3 kap. 7 a 10
Q „Měkká" přerušení 9 Časovače
• Pozdržení vykonávání kódu (spánek)
• Odložené vykonání kódu
Q „Tvrdá" přerušení (z HW)
O Změny v kontextu přerušení
• Zámky Alokace, apod.
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU) PB173/04 15.11.2016 2/17
Sekce 1
„Měkká" přerušení
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/04
15. 11. 2016 3/17
Časovače
• Documentation/timers/*
• Činnost v nastavených časech (i periodicky)
• Kód je volán v kontextu přerušení (nelze spát)
• /proc/timer_iist (mimo historická jádra)
Obyčejné časovače
o Fungují na každé architektuře Založené na jif f ies
• Proměnná zvyšující se o 1 s frekvencí HZ
• Rozlišení: 1-10 ms (pro HZ: 1000-100) High-res časovače
o usleep_range (linux/hrtimer.h)
• Rozlišení: ~ fis
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU) PB173/04 15.11.2016 4/17
Obyčejné časovače
API
• linux/timer.h, struct timer_list
• DEFINE_TIMERS, setup_timerD
• Načasování: mod_timer (=del_timer+add_timer)
• Zrušení: del_timer_sync (POZOR)
Příklad
static void myjun (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, vypište HZ (°/,u) a I
jiffies (°/.lu) I
_I
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/04
15. 11. 2016 5/17
Pozdržení vykonávání kódu
Čekání na událost trvající pevně danou dobu (linux/delay .h) O Spánek
• 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 - spotřeba času CPU a energie!
• Rozlišení: ns
• mdelay, udelay, ndelay
V jádře lze pobývat (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
15. 11. 2016 6/17
Odložené vykonání kódu
Při potřebě vykonat kód, který nelze vykonat teď
• Držím zámek, jsem v přerušení, ...
9 Není nutno specifikovat pevně daný moment
• (Narozdíl od časovačů)
• Ale je to možné
2 druhy
O Workqueue
Q 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
15. 11. 2016 7/17
Workqueue
• Documentation/workqueue.txt
• Speciální procesy volající funkce řazené do fronty
• Globální, společné pro všechny - většinou stačí
• Vlastní - pro speciální případy
• Lze v nich spát
9 Spustí se, až se plánovač rozhodne
• Lze specifikovat minimální prodlevu
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU) PB173/04 15.11.2016 8/17
Workqueue
API
• linux/workqueue.h, struct work_struct
• Definice práce: declare_works, init_workd 9 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: cancei_work_sync (tj. stejně)
• Delayed (s garantovanou prodlevou): *_deiayed_work
Úkol: V module.init nahrajte modul ieee80211 nebo mac80211 (request.module).
request_moduie nelze volat přímo v moduie_init a je nutný i vlastní workqueue proces.
Jiri Slabý (Fakulta informatiky MU)
PB 173/04
15. 11. 2016 9/17
Tasklet
• Běží v kontextu přerušení (jako časovače) a Nelze spát
• Musí být rychlý
• Spustí se po příštím přerušení
API
• linux/interrupt. h, struct tasklet_struct
Definice taskletu: declare_tasklets, taskiet_initD Zařazení do fronty: taskiet.schedule
• Vyřazení z fronty: taskiet.kili
Úkol: vytvořte tasklet, spusťte a vypište posloupnost volání pomocí dump.stack
Jiri Slabý (Fakulta informatiky MU)
PB173/04
15. 11. 2016
10/17
Sekce 2
„Tvrdá" přerušení (z HW)
Jiri Slabý (Fakulta informatiky MU)
PB173/04
15. 11. 2016 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) o Cyklus? Priority přerušení!
• OS musí obsloužit přerušení
• 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
15. 11. 2016
12/17
Přerušení v Linuxu
• 1inux/int errupt.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 : IRQNONE;
}
static int my_probe(struct pci_dev *pdev,...) {
/* here: enable device etc. */ my_data = kmalloc(...);
ret = request_irq(pdev->irq, myjiandler, IRQF_SHARED, "my", my_data);
}
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/04
15. 11. 2016
13/17
Sekce 3
Změny v kontextu přerušení
Jiri Slabý (Fakulta informatiky MU)
PB173/04
15. 11. 2016 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 informatiky MU)
PB 173/04
15. 11. 2016 15/17
Kontext přerušení
Další změny o Alokace
• GFP_ATOMIC
A tedy nevelké alokace
9 Kód
• Rychlý, krátký
o (Víc kódu později v taskletu, ještě víc třeba ve workqueue)
Jiri Slabý (Fakulta informatiky MU)
PB173/04
15. 11. 2016
16/17
Úkol
Práce s přerušením (součást domácího)
O Vytvořte pojmenování (makra) pro registry (viz tabulku dole) O Spusťte 100ms periodický časovač (pro každé EDU zařízení)
• Nechte počítat faktoriál a po výpočtu generovat přerušení (r. 0x20)
• Můžete občas nechat EDU vyvolat i jiné přerušení (r. 0x60)
O Navažte se v probe na přerušení (request.irq) O Implementujte obsluhu
• Přečtěte stav (r. 0x24), vypište stav - limitované
Nenula: odsouhlaste přerušení (r. 0x64), vraťte irq_handled
• Jinak: vraťte 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
15. 11. 2016 17/17