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[Linux] Device driver 동시성 관련 함수 – Completion

다솜돌이 8 Comments

현재 스레드 외부에다 작업을 시작하도록 지시하고 끝나기를 기다릴 때 사용. 세마포어를 LOCKED 상태로 하여 사용할 수도 있지만, 세마포어는 거의 항상 세마포어를 획득할 수 있을 때에 치중하여 최적화되어 왔다. 따라서 이럴 때는 completion 을 사용하는 것이 좋다. 구현은 kernel/sched.c 를 참조.

1. completion 초기화
<linux/completion.h>를 포함하여야 한다. 자료 타입은 struct completion.

1.1. Compile time 초기화

DECLARE_COMPLETION(my_completion);
1.2. Runtime 초기화

struct completion my_completion;
/* … */
init_completion(&my completion);

2. 완료 기다리기
인터럽트가 불가능한 대기(죽일 수 없는 프로세스를 만들 수도 있다)를 수행한다. LONG_MAX 만큼 대기.

void wait_for_completion(struct completion *c);
timeout 이 있는 인터럽트가 불가능한 대기. timeout 값을 리턴한다. 따라서 expire 되면 0을, 완료되면 남은 timeout 값(jiffies 값)을 리턴한다.

unsigned long wait_for_completion_timeout(struct completion *x, unsigned long timeout);
인터럽트가 가능한 대기를 수행한다.(추가필요:인터럽트 받으면 바로 리턴?)

int wait_for_completion_interruptible(struct completion *x);
인터럽트가 가능한 대기의 timeout 버전

unsigned long wait_for_completion_interruptible_timeout(struct completion *x, unsigned long timeout);
죽일 수 있는 대기(TASK_WAKEKILL | TASK_UNINTERRUPTIBLE)를 수행한다.(추가 필요:kill받으면 바로 리턴?)

int wait_for_completion_killable(struct completion *x);
Blocking 없는 wait_for_completion. complete 되지 않았으면 바로 0을 리턴한다.

bool try_wait_for_completion(struct completion *x);

3. 완료 이벤트 알리기
completion을 기다리는 스레드(waiter)가 있는지 확인한다. waiter가 있으면(wait_for_completion()이 진행 중이면) 0을, 없으면 1을 리턴한다.

bool completion_done(completion *x);
대기 중인 스레드 하나만 깨우기
void complete(struct completion *c);
모든 스레드 깨우기

void complete_all(struct completion *c);

4. 재사용을 위해 다시 초기화하기

INIT_COMPLETION(struct completion c);

5. 모듈 종료 함수에서 종료 후 완료를 기다리리고 알릴 때(나중에 추가하기:이 함수 없어졌나?)

void complete_and_exit(struct completion *c, long retval);

[Linux] Device driver 동시성 관련 함수 – Semaphore & Mutex

다솜돌이 Leave a comment

동시성 관련 함수에 대해서 다시 한번 정리하고 가자. Linux device driver 3판, 5장. “동시성과 경쟁 상태” 를 기준으로 정리한다.

공유 자원 접근을 위한 Lock 을 위해서 다음과 같은 것들을 사용한다.

1. 세마포어와 뮤텍스
Critical Section을 정의하기 위해서 세마포어를 사용한다. 일반적으로 P와 V 함수 쌍을 사용하는데, linux 에서는 P함수는 “down”, V 함수를 “up”이라 부른다. 단일 세마포어(공유 자원 개수를 1개로 정의)로 사용할 때 뮤텍스(Mutual Exclusion)라 부른다.

1.1. 세마포어 초기화
<asm/semaphore.h> 를 포함하여야 한다. 관련 Type은 struct semaphore.
1.1.1. 세마포어로 사용할 때 초기화


void sema_init(struct semaphore *sem, int val);

val 은 세마포어에 할당할 초기값.

1.1.2. Mutex로 사용할 때 초기화
정적 초기화


DECLARE_MUTEX(name); // 1로 초기화.
DECLARE_MUTEX_LOCKED(name); // 0으로 초기화.

실행 중 초기화


void init_MUTEX(struct semaphore *sem); // 1로 초기화.
void init_MUTEX_LOCKED(struct semaphore *sem); // 0으로 초기화


1.2. 세마포어 획득하기
세마포어 값을 감소시키고 필요한 만큼 기다린다.


void down(struct semaphore *sem);


세마포어 값을 감소시키고 필요한 만큼 기다리지만, 인터럽트 가능하다. 인터럽트를 받으면 0이 아닌 값을 반환하고, 세마포어를 쥐고 있지 않는다. 때문에 항상 반환값을 확인하여야 한다.


int down_interuptible(struct semaphore *sem);


세마포어를 획득할 수 없다면 바로 0이 아닌 값을 반환한다.


int down_ttylock(struct semaphore *sem);


1.3. 세마포어 반환


void up(struct semaphore *sem);

2. 읽기/쓰기 세마포어
읽기만 수행하는 스레드라면 여럿이 함께 접근해도 된다. 이럴 때 rwsem 이라는 특수 세마포어를 이용한다.
rwsem 을 사용하면 쓰기 스레드 하나가 잡고 있던가 읽기 스레드 여럿이 잡고 있던가 둘 중에 하나가 되는데 우선순위는 쓰기 스레드에게 있다. 쓰기 스레드가 임계구역에 접근하는 순간, 읽기 스레드는 모든 쓰기 스레드가 작업을 끝낼 때까지 기다려야 한다. 그래서 쓰기 스레드가 많을 경우 읽기 스레드가 오랫동안 접근 권한을 얻지 못할 수 있다. 따라서 쓰기 접근이 매우 드물고, 짧은 시간 동안에만 필요한 경우에 적당하다.

2.1. 읽기/쓰기 세마포어 초기화
<linux/resem.h> 를 포함하여야 한다. 관련 타입은 struct rw_semaphore. 런타임에 명시적으로 초기화되어야 한다.


void init_rwsem(struct rw_semaphore *sem);

2.2. 읽기 전용 세마포어 사용
읽기 전용 접근 권한을 제공한다. 다른 읽기 스레드와 동시 참조가 가능하다. 호출 프로세스를 D 상태(인터럽트가 불가능한 잠자기 상태)로 빠뜨릴 수 있다는 사실에 주의한다.


void_down_read(struct rw_semaphore *sem);

읽기를 수행할 수 없을 경우 기다리지 않는다. 접근이 가능하다면 0 이 아닌 값을, 이외에는 0을 반환한다. 다른 커널 함수는 대부분 성공일 때 0을 반환하지만 down_read_ttylock은 반대다.


int down_read_ttylock(struct rw_semaphore *sem);

읽기 전용 세마포어 해제


void up_read(struct rw_semaphore *sem);


2.2. 쓰기 전용 세마포어 사용
down_read 와 동일


void down_write(struct rw_semaphore *sem);

down_read_ttylock 과 동일


int down_write(struct rw_semaphore *sem);

up_read 와 동일


void up_write(struct rw_semaphore *sem);

잠시만 쓰기 락을 걸어 수정하고 한동안은 읽기 권한만 필요하다면


void downgrade_write(struct rw_semaphore *sem);

 

Moniwiki의 초기 설정

다솜돌이 1 Comment

1. monisetup.php 에서 한 일.
 1.1. Site 이름 설정

$sitename=’Wiki’;
 1.2. 업로드 가능한 파일 확장자 추가.

$pds_allowed=”png|jpg|jpeg|gif|mp3|zip|tgz|gz|txt|css|exe|hwp|pdf|flv|alz|bmp|doc|xls|ppt|pptx|xlsx|docx|gul|gif|bz2″;
 1.3. 테마 바꾸기

$theme=’azblue’;
 1.4. 편집창 사이즈 좀더 길게..

$edit_rows=26;
 1.5. 위지윅 에디터는 아직 불안정 한 것 같으니 Disable

$use_wikiwyg=0;
 1.6. 부분 편집 가능하도록..

$use_sectionedit=1;
 1.7. 로그인한 후에 글 편집 가능하도록..

$security_class=’needtologin’;
 
2. php 설정(/etc/php.ini)에서 upload를 위한 작업
 2.1. 최대 업로드 파일 사이즈 조정

upload_max_filesize = 2048M
 2.2. POST 방식으로 업로드하므로 POST data size 조정

post_max_size = 1024M
 
3. azblue 테마 수정(theme/azblue/theme.php)
 3.1. 폭이 너무 좁으니 좀 넓게..

$_width=’80%’;
 

git와 SVN 간의 비교를 통한 이해

다솜돌이 Leave a comment
이전에 사용하던 것과 다른 SCM 도구를 사용할 때 항상 용어와 개념의 차이 때문에 애를 먹는다.
난 SVN이 익숙한데, GIT를 사용하려니 애를 먹는다. 이럴 때 볼만한 좋은 글.

If you are just after tracking someone else’s project, this get you started quickly:

git clone url
git pull		 svn checkout url
svn update

글의 거의 맨 처음에 나온 저 글 하나로 이 글이 어떤 글인지 알 수 있을 듯 하다.

Linux Kernel Reference Site

다솜돌이 Leave a comment

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



register_chrdrv()를 리눅스 커널 2.6 버전용으로 바꾸기

다솜돌이 Leave a comment

Linux Device Driver 중 Character device 의 코드를 보면 기존의 2.6 기준으로 수정되지 않은 코드들은 register_chrdrv() 함수를 사용하여 Character device를 등록하도록 되어 있다. register_chrdrv 함수의 원형은 다음과 같다.

int register_chrdev(unsigned int major, const char *name,
      const struct file_operations *fops)

그러나 2.6의 디바이스 드라이버들은 이와 다른 방식을 사용한다. register_chrdrv를 사용하는 방식은 Linux device driver 개정 3판을 보면 3장의 “예전 방식”이라는 부분에서 이를 다룬다. 예전 방식이 아닌 새로운 방식으로 작성하려면 register_chrdev 대신 register_chrdrv_region/alloc_chrdev_region 과 cdev_init, cdev_add 로 작성하면 된다.

register_chrdrv_region 함수는 원하는 디바이스의 번호를 미리 알고 있을 때 사용하고, alloc_chrdev_region 함수는 디바이스의 번호를 동적으로 할당받아 파라미터로 받는 dev_t 구조체 포인터를 이용해 dev_t 구조체에 넣는다.
register_chrdrv 대신 register_chrdrv_region을 사용하는 것으로 혼동할 수 있는데 그게 아닌 cdev_add 함수까지 사용하여야 한다. 실제 커널 소스의 register_chrdrv 함수를 보면 이런 과정이 구현되어 있음을 볼 수 있다.
cdev_add 함수를 사용하기 위해서는 struct cdev 구조체를 사용하여야 하는데 이 구조체를 초기화 시켜주는 함수가 cdev_init 이다. struct cdev 구조체 등을 사용하려면 <linux/cdev.h> 를 include하여야 한다. 다음은 사용 예이다.

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/fs.h>

…

struct file_operations dasom_fops;


static struct cdev dasom_cdev = {
    .owner = THIS_MODULE,
    .ops = &dasom_fops,

};


int _init dasom_init(void)
{
    dev_t dev;
    int err = 0;


    if(major) {
        dev = MKDEV(major, minor);
        err = register_chrdev_region(dev, 1, “dasomoli”);
    } else {
        err = alloc_chrdev_region(&dev, mior, 1, “dasomoli”);
        major = MAJOR(dev); 
    }
    if(err < 0) {
        err = -ENODEV;
        return err;
    }

    …
   
    cdev_init(&dasom_cdev, &dasom_fops);
    dasom_cdev.owner = THIS_MODULE;
    dasom_cdev.ops  = &dasom_fops;


    if(cdev_add(&dasom_cdev, dev, 1)) {
        printk(KERN_INFO”dasom: cdev creation failed.\n”);
        err = -ENODEV;
        goto error_label;
    }
   
    …
   
    return 0;
   
error_label:
    return err;
}

 

Linux Kernel 의 Memory barrier 구현

다솜돌이 Leave a comment

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.

매크로에서 do { … } while(0) 을 사용하는 이유

다솜돌이 3 Comments

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“

ARM CPU Now & Future(2008.11.25) 정리

다솜돌이 Leave a comment

ARM CPU Now & Future 라는 제목의 무료 동영상이 있길래 한번 보았는데 여러가지 주목할만한-내 주관적으로- 이야기가 있길래 정리한다. 자료 자체는 2008년 11월 25일 자료이므로 현재(2009.9.24) 상황과 비교해서 보는 것도 좋을 듯 하다.
강연 때 사용한 PPT 역시 구글에서 찾을 수 있길래 첨부(링크)한다.
cfile3.uf.1371A41C4ABAD361094B2C.pdf


1. 멀티 코어 관련 개발 기술 필수

일단 ARM 을 버전별로 나누어 정리한 표는 다음과 같다.

출처 : ARM CPU – Now and Future, Sanghi(Sky) Lim ARM Korea


ARMv4, v5, v6, v7 별로 어떤 코어가 사용되고 있는지 눈여겨 봐두자. ARM11-MPCore와 Cortex-A9 위에 화살표에 적힌 x1~4는 멀티코어 개수를 나타내는데, 반도체 회사에서 마음대로 최대 4개까지 코어 개수를 조정할 수 있다고 한다. 앞으로 나올 프로세서들에는 기본적으로 MPCore 기술이 들어간다고 하니 멀티코어 관련 개발 기술은 임베디드 개발하에서도 필수적인 기술이 될 듯 하니, 꼭 익혀둘 필요가 있다.
저가형을 대체하고자 하는 Cortex-M3와 Cortex-M1은 안의 FPGA 에 자체 개발한 IP를 탑재하여 시스템에 적용할 수 있다고 한다.

2. 파트너십에 의한 웹 접근성 강화

출처 : ARM CPU – Now and Future, Sanghi(Sky) Lim ARM Korea


웹 접근성 향상을 위해서 다양한 소프트웨어 회사들과의 작업중이라고 한다.

1. Adobe Flash player : 자료상으로 2009년 상반기 내에 Adobe Flash player 10가 ARM 기반(ARM v6, ARM v7)으로 출시 될 것이라고 이야기하고 있다.
2. Google Chrome : Google의 웹브라우저인 Chrome 은 PC와 ARM 을 동시에 지원하고 있다고 한다.
3. MS Silverlight & Media codecs : MS 윈도우즈 모바일의 실버라이트 역시 ARM 을 지원하도록 작업중이라고 한다. MS에서 미디어 코덱 역시 ARM을 위해 내어놓고 있다고 하니 멀티미디어 지원에 있어서도 강점을 갖게 될 것이다.
4. Firefox : Firefox 를 ARM CPU에 대해 최적화 작업을 해서 6배 빨라졌다고 한다. 또한, 이에 관현한 작업물들을 오픈소스로 공개하여 ARM 사이트에 가면 공개된 자료를 받아볼 수 있다고 한다. x86 기반의 소스와 비교하면 어떤 최적화 기법을 썼는지 볼 수 있으므로 도움이 되지 않을까?
5. Ubuntu : Canonical 에서 우분투 데스크탑을 ARM v7에서 사용하도록 지원한다고 한다. 단순히 커널 뿐 아니라 오픈 오피스 등의 프로그램 등도 지원한다고 한다. 우분투 기반의 많은 디바이스들이 나올 듯 하다.

위에서 보는 바와 같이 ARM은 임베디드 기기의 Major OS인 윈도우즈, 리눅스를 모두 효과적으로 운영할 수 있도록 지원하고, 플랫폼에 독립적인 웹 환경과 멀티미디어 분야 역시 지원하고 있다. 이를 보면 이미 예측된 바와 같이 무선 환경하의 ARM 기반 디바이스들에 사용될 소프트웨어 및 서비스 시장이 매우 커질 것을 예상할 수 있겠다.

구글 안드로이드 문서의 Content License

다솜돌이 Leave a comment

구글 안드로이드 관련 문서들을 살펴보다가 괜찮은 문서가 있으면 공부 및 정리 겸 해서 번역하면서 보려고 생각하다가 그냥 번역하고 인터넷 상에 올리면 안될 것 같아서 문서들 아래에 적혀있는 다음과 같은 문구의 링크된 Content License 부분을 눌러서 보게 되었다.


Android 1.5 r3 – 21 Jul 2009 11:19



일단 Content에 대해서 두가지로 나누고 있는데, 먼저, “Documentation content” 라 하여 “Dev Guide” 와 “Reference” 탭에 있는 샘플 코드나 소스코드로 부터 생성된 내용이나 그 외 내용들로 하나를 구분하고, 기타 다른 사이트 상의 모든 내용들, 이렇게 해서 두가지로 구분한다.

Content License 에 따르면, 일단 “Documentaion content”는 Android Open Source Project의 일부로 사용 가능하고, 어떤 코드가 포함된 문서들은 Apache 2.0 라이센스를 따른다고 한다. 물론 그에 앞서 GPLv2나 그 외의 라이센스에 해당하는 소스코드를 포함하는 경우에는 해당 라이센스가 우선된다. Apache 2.0 License에 관해서는 KLDPWiki: 오픈소스 소프트웨어 라이센스 가이드와 Apache 2.0 라이센스 원문, 그리고 Apache 2.0 라이센스의 번역본(김윤수님의 Apache License Version 2.0 번역 완료) 글을 참조해보기 바란다.

그리고 나머지 사이트 상의 다른 모든 자료들은 Creative Commons Attribution 2.5[우리말] 라이센스를 따른다.