Linux 커널 패치 만들기

from Linux 2010/01/20 17:28
다음을 참고하라
http://wiki.kldp.org/wiki.php/SubmittingPatches

# diff -uprN linux-2.6.29 linux-2.6.29.org > patch

커널에 관련해서 소스를 뒤지거나 Kernel Tree 안의 Documents들을 참조하는 일이 잦아졌다. 내 피씨(의 하드디스크)가 매우 느린 관계로 I/O 부하를 좀 줄이고자 웹사이트를 자주 뒤지는 편이다. 다음 두 개가 좀 편하다. 다른 건 나중에 추가!

Kernel Source : http://lxr.linux.no
Kernel Documents : http://www.mjmwired.net/kernel/Documentation/

Kernel의 Booting Parameter 넘기는 부분을 알고 싶어서 본 글
Booting ARM Linux : http://www.simtec.co.uk/products/SWLINUX/files/booting_article.html

Linux Kernel의 프로세스 상태 변경 매크로(set_task_state, set_current_state)를 살펴보다가 ARM 아키텍처에서 다음과 같이 구현된 것을 보았다.

include/linux/sched.h

#define set_task_state(tsk, state_value)        \
    set_mb((tsk)->state, (state_value))
#define set_current_state(state_value)        \
    set_mb(current->state, (state_value))


set_mb 매크로는 시스템마다 다르게 구현되어 있는데 ARM 쪽을 따라가보면 다음과 같이 쓰여져 있다.

arch/arm/include/asm/system.h

#define dmb() __asm__ __volatile__ ("" : : : "memory")

#define smp_mb()    dmb()

#define set_mb(var, value)    do { var = value; smp_mb(); } while (0)


do-while-0 구문에 대해서는 이 글을 참고하도록 하고, memory barrier에 대해서는 이 글을 참고하라. dmb() 의 inline assembly의 구조와 설명은 이 글을 참고하자.

참고된 글을 정리하자면, 명령이 R, W, R, W, R, W 순으로 사용된다면, 이를 하드웨어 혹은 소프트웨어 적으로 R, R, R, W, W, W 순으로 배열하는 등의 최적화를 할 수 있는데, 이 때 명령의 순서를 보장해 주는 역할로써 Memory barrier 라는 것을 구현해서 사용한다. 이는 하드웨어적으로 혹은 소프트웨어적으로 구현되는데 하드웨어적인 방법은 CPU 자체의 명령으로 구현되는 등의 방법이 사용될 수 있고, 소프트웨어적으로 구현될 때 위와 같이 구현될 수 있다.
위 구문은 gcc inline assembly의 확장으로 clobber list에 "memory"를 적어넣어 해당 명령("" - 아무 명령도 수행하지 않음)을 수행한 후에 변경되는 것이 메모리 타입 저장장치(모든 레지스터, 모든 플래그, 모든 메모리)임을 나타낸다. gcc는 이럴경우 __asm__ __volatile__("": : :"memory") 경계를 넘어가는 최적화 또는 instruction scheduling을 수행하지 않기 때문에 __asm__ __volatile__("": : :"memory")를 사용하면 이전 코드의 수행 완료를 보장할 수 있고 이후 코드가 __asm__ __volatile__("": : :"memory") 이전에 수행되는것을 방지 할수 있다. 별개로 volatile의 경우 읽기 연산에서 메모리에서 한번 읽어온 데이터를 레지스터에 저장해서 사용하는 것이 아닌 사용할 때마다 메모리 참조를 통해 가져오도록 한다.

리눅스 커널 소스를 살펴보다가 헤더쪽의 매크로에서 "do { ... } while(0)" 와 같은 것이 많이 쓰인 것을 보았다.
당연히 { ... } 이 한번만 실행되고 끝나는 건데, 왜 이렇게 했을까 궁금해서 찾아보았다.

정리하자면,

1. 빈 문장(";")은 컴파일러에서 Warning 을 발생시키므로 이를 방지!
2. 지역변수를 할당할 수 있는 Basic block 을 쓸 수 있다.
3. 조건문에서 복잡한 문장을 사용할 수 있다. 예를 들면 다음과 같은 코드가 있다고 했을 때,

#define FOO(x) \
        printf("arg is %s\n", x); \
        do_something_useful(x);

다음과 같이 이 매크로를 사용한다면,

if (blah == 2)
        FOO(blah);

이렇게 해석되어서 쓰여진다.

if (blah == 2)
        printf("arg is %s\n", blah);
        do_something_useful(blah);;

뭐가 문제냐고? do_something_useful(blah); 는 조건에 관계없이 수행된다. 이는 원하는 결과가 아니다. 하지만 do { ... } while(0) 를 쓴다면 다음과 같이 해석될 것이다.

if (blah == 2)
        do {
                printf("arg is %s\n", blah);
                do_something_useful(blah);
        } while (0);

정확히 원하는 결과를 얻을 수 있다.

4. 3번과 같은 경우에 다음과 같이 사용할 수도 있지 않냐고 생각할 수 있다.

#define exch(x,y) { int tmp; tmp=x; x=y; y=tmp; }

그러나 다음과 같은 경우에는 원하는데로 동작하지 않는다.

if (x > y)
        exch(x,y);          // Branch 1
else 
        do_something();     // Branch 2

왜냐하면 다음과 같이 해석되기 때문이다.

if (x > y) {                // Single-branch if-statement!!!
        int tmp;            // The one and only branch consists
        tmp = x;            // of the block.
        x = y;
        y = tmp;
}
;                           // empty statement
else                        // ERROR!!! "parse error before else"
        do_something();

do { ... } while(0) 를 사용하면 다음과 같이 해석되어 원하는 의도대로 정확히 쓸 수 있다.

if (x > y)
        do {
                int tmp;
                tmp = x;
                x = y;
                y = tmp;
        } while(0);
else
        do_something();

5. gcc에서는 Statements and Declarations in Expressions 확장을 사용할 수 있다. 이는 위에서 본 do-while-0 Block 대신 쓸 수 있다.


참고 :    KLDP의 "의미없는 do while 문"
kernelnewbies.org의 "FAQ/DoWhile0"