Роберт Лав - Разработка ядра Linux
31
Какой-нибудь процесс выполняется всегда. Если не выполняется никакой процесс, то выполняется холостая задача (idle task).
32
После прочтения главы 10, "Таймеры и управление временем", можно ли сказать, сколько времени (в единицах HZ) машина работала без перегрузки исходя из числа прерываний таймера?
33
Многие старые устройства, в частности устройства ISA, не предоставляют возможности определить, являются ли они источником прерывания. Из-за этого линии прерывания для ISA-устройств часто не могут быть совместно используемыми. Поскольку спецификация шины PCI требует обязательной поддержки совместно используемых прерываний, современные устройства PCI поддерживают совместное использование прерываний. В современных компьютерах практически все линии прерываний могут быть совместно используемыми.
34
Термин softirq часто переводится, как "программное прерывание", однако, чтобы не вносить путаницу с синхронными программными прерываниями (исключительными ситуациями) в этом контексте используется термин "отложенное прерывание". (Прим. ред.)
35
В связи с глобальным синхронизмом выполнения обработчиков BH друг с другом, не так просто было их конвертировать для использования механизмов отложенных прерываний и тасклетов. Однако в ядрах серии 2.5 это наконец-то получилось сделать.
36
Они не имеют ничего общего с понятием task (задача). Их следует понимать как простые в использовании отложенные прерывания (softirq).
37
Большинство драйверов использует для обработки своих нижних половин механизм тасклетов. Тасклеты построены на механизме softirq, как это будет показано ниже.
38
На самом деле эта операция выполняется при всех запрещенных на локальном процессоре прерываниях, что не показано в упрощенной версии. Если бы прерывания не были запрещены, то в период времени между сохранением и очисткой маски могло бы быть сгенерировано новое отложенное прерывание (которое бы ожидало на выполнение), что привело бы к неверной очистке бита соответствующего отложенного прерывания.
39
Это еще один пример плохой терминологии. Почему отложенные прерывания (softirq) генерируются (rise), а тасклеты (tasklet) планируются (schedule)? Кто знает? Оба термина означают, что обработчики нижних половин помечаются как ожидающие на выполнение и в скором времени будут выполнены.
40
Отсутствие строгой последовательности выполнения хорошо сказывается на производительности, но приводит к усложнению программирования. Конвертация обработчиков BH в обработчики тасклетов, например, требует тщательного осмысления того, безопасно ли выполнять этот же код в то же самое время другим тасклетом? Однако после того как конвертация выполнена, это окупается повышением производительности.
41
Названия для механизмов обработки нижних половин, очевидно, выбираются из соображений конспирации, чтобы сбивать с толку молодых и неопытных разработчиков ядра.
42
На самом деле этот счетчик используется как системой обработки прерываний, так и системой обработки нижних половин. Наличие одного счетчика для задания позволяет в операционной системе Linux реализовать атомарность заданий. Как показала практика, такой подход очень полезен для нахождения ошибок, например, связанных с тем, что задание переходит в состояние ожидания в то время, когда выполняет атомарные операции (sleeping-while-atomic bug).
43
Термин поток выполнения подразумевает любой выполняющийся код. Это включает, например, задание в ядре, обработчик прерывания или поток пространства ядра. В этой главе поток выполнения сокращенно называется просто поток. Следует помнить, что этот термин подразумевает любой выполняющийся код.
44
Иными словами, "вращаются" (spin) в замкнутом цикле, ожидая на освобождение блокировки.
45
Дальше будет показано, что, за некоторыми исключениями, код, который безопасен при SMP-обработке, также безопасен и при вытеснениях.
46
Б некоторых ядрах такой тип тупиковой ситуации предотвращается с помощью рекурсивных блокировок, которые позволяют одному потоку выполнения захватывать блокировку несколько раз. В операционной системе Linux, к счастью, таких блокировок нет. И это считается хорошим тоном. Хотя рекурсивные блокировки позволяют избежать проблемы самоблокировок, они приводят к небрежному использованию блокировок.
47
Сейчас это требование становится еще более важным, так как ядро является преемптивным. Время, в течение которого удерживаются блокировки, эквивалентно времени задержки (латентности) системного планировщика.
48
Использование этих функций может привести к тому, что код становится "грязным". Нет необходимости часто проверять значение спин-блокировок — код или всегда должен захватывать блокировку, или вызываться только, если блокировка захвачена. Однако существуют некоторые ситуации, когда такие функции логично использовать, поэтому эти интерфейсы и предоставляются.
49
Как будет показано дальше, несколько процессов могут при необходимости одновременно удерживать один семафор.
50
Доктор Дейкстра (1930–2002 г.) один из самых талантливых ученых за всю (конечно, не очень долгую) историю существования вычислительной техники как области науки. Его многочисленные труды включают работы но проектированию операционных систем и по теории алгоритмов, сюда же входит концепция семафоров. Он родился в городе Роттердам, Нидерланды, и преподавал в университете штата Техас в течение 15 лет. Тем не менее, он был бы не очень доволен большим количеством директив GOTO в ядре Linux.
51
Хотя, может быть, она и не такая страшная, какой ее иногда пытаются представить, вес же некоторые люди считают ее "воплощением дьявола" в ядре.
52
Процессоры Intel x86 никогда не переопределяют порядок операций записи, т.е. выполняют запись всегда в указанном порядке. Тем не менее другие процессоры могут нести себя и по-другому,
53
Если быть точными, то функции, которые управляются временем, также управляются и событиями. В этом случае событие соответствует ходу времени. В этой главе будут рассмотрены, в основном, события, управляемые временем,так как они встречаются очень часто и являются важными для ядра.
54
Эмулятор платформы IA-64 имеет частоту 32 Гц. Настоящая машина платформы IA-64 имеет частоту 1024 Гц.
55
Здесь имеется в виду не точность измерения, а точность в вычислительном плане. Точность измерения (в общенаучном смысле) — это статистическая мера повторяемости результата. В вычислительном (компьютерном) смысле точность — это количество значащих цифр, которые используются для представления того или другого значения.
56
В связи с ограничениями аппаратной платформы и протокола NTP, значение переменной HZ не может быть произвольным. Для платформы x86 значения 100, 500 и 1000 работают хорошо.
57
Необходима специальная функция, так как на 32-разрядных аппаратных платформах нельзя атомарно обращаться к двум машинным словам 64-разрядного значения, Специальная функция, перед тем как считать значение, блокирует счетчик импульсов системного таймера с помощью блокировки xtime_lock.
58
ля некоторых аппаратных платформ функция sys_time() не реализована, а вместо этого она эмулируется библиотекой функций языка С на основании вызова gettimeofday().
59
Другая причина состоит в том, что в ядрах старых версий (до 2.3) существовали статические таймеры. Такие таймеры создавались во время компиляции, а не во время выполнения. Они имели ограниченные возможности и из-за их отсутствия сейчас никто не огорчается.
60
На самом деле, ни один подход не гарантирует, что время задержки будет точно равно указанному значению. Некоторые подходы обеспечивают задержки, очень близкие к точному значению, тем не менее все подходы гарантируют, что время ожидания будет, по крайней мере, не меньше, чем нужно. В некоторых случаях период ожидания получается существенно больше указанного.
