8장 후반부 처리와 지연된 작업 Sang-bok, Heo.

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1 8장 후반부 처리와 지연된 작업 Sang-bok, Heo

2 인터럽트 전반부 처리 후반부 처리 실행 시간에 민감한 작업 하드웨어와 관련된 작업 다른 인터럽트가 방해해서는 안 되는 작업
인터럽트 핸들러가 처리하지 않은 모든 관련 처리 수행 거의 모든 일을 후반부 처리에서 하는 것이 이상적 전반부 처리 – 하드웨어의 데이터를 메모리로 복사 후반부 처리 – 데이터를 처리 하는 것

3 왜 후반부 처리를 하는가? 왜 뒤로 미루는가? 미루는 시기가 언제인가? 인터럽트 라인을 모든 프로세서에 대해 비활성화 시킴
인터럽트 핸들러에서 처리할 작업의 양을 제한할 필요 인터럽트 비활성화 시간 최소화는 시스템 반응속도 및 성능에 영향을 미침 미루는 시기가 언제인가? 네트워크 트래픽 수신을 처리하는 동안에도 키 입력처리를 해야함 일부 작업을 ‘나중’으로 지연 ‘나중’ : 지금이 아닌 시점 시스템이 덜 바쁜, 인터럽트가 활성화된 미래의 어떤 순간으로 미룸

4 후반부 처리기 BH 태스트 큐(task queue) bottom half – 일반적인 후반부 처리를 나타내는 용어
정적으로 만들어진 32개의 후반부 처리기 전반부 처리에서 32비트 정수의 각 비트를 후반부처리기 지정 BH는 전역으로 동기화 서로 다른 프로세스에서도 동시에 BH 실행 불가 구조는 간단, 병목현상이 발생 태스트 큐(task queue) 커널에 몇 개의 큐를 만듦 큐에는 실행할 함수가 연결 리스트 형태로 저장 각 큐별로 정해진 특정 시간에 대기 중인 함수를 실행 BH 인터페이스를 대체하기에 유연성 부족 덩치가 너무 큼 네트워크처럼 성능이 중요한 서브시스템에서

5 후반부 처리기 softirq 태스트릿 워크 큐 모든 프로세서에서 동시에 실행할 수 있는 정적으로 정의된 후반부 처리기의 모음
모든 프로세서에서 동시에 실행할 수 있는 정적으로 정의된 후반부 처리기의 모음 네트워크처럼 성능이 아주 중요한 경우에 유용 커널 컴파일 시에 정적으로 등록 태스트릿 softirq 기반, 동적으로 생성 가능한 유연한 후반부 처리기 다른/같은 유형의 태스크릿 프로세서에서 동시에 실행 가능/불가 커널 컴파일시 동적으로 등록 워크 큐 프로세스 컨텍스트에서 나중에 처리할 작업을 관리하는 방법 간단, 유용

6 softirq softirq 구현 softirq 실행 컴파일 시에 정적으로 할당(동적으로 등록 및 제거 불가)
<linux/interrupt.h> softirq 구현 컴파일 시에 정적으로 할당(동적으로 등록 및 제거 불가) softirq에 따라서 NR_SOFTIRQS 개수만큼 등록 가능 softirq 실행 하드웨어 인터럽트 코드가 반환되는 경우 ksoftirqd 커널 스레드 내에서 네트워크 서브시스템처럼 명시적으로 코드에서 지연 상태인 softirq를 확인하고 실행하는 경우

7 softirq softirq 사용 인덱스 할당 시스템에서 가장 실행시간에 민감하고 중요한 후반부 처리
네트워크와 블록 장치 태스크릿 – softirq기반으로 만듦 자체적으로 효율적인 락 관리 가능 인덱스 할당 태스크릿 우선순위 softirq 설명 HI_SOFTIRQ 높은 우선순위 태스크릿 TIMER_SOFTIRQ 1 타이머 NET_TX_SOFTIRQ 2 네트워크 패킷 송신 NET_RX_SOFTIRQ 3 네트워크 패킷 수신 BLOCK_SOFTIRQ 4 블록 장치 TASKLET_SOFTIRQ 5 일반 우선순위 태스크릿 SCHED_SOFTIRQ 6 스케줄러 HRTIMER_SOFTIRQ 7 고해상도 타이머 RCU_SOFTIRQ 8 RCU 락

8 softirq 핸들러 등록 softirq 올림 최적화
sofrirq 인덱스와 핸들러 함수 softirq 올림 인터럽트를 비활성-> softirq 올림 -> 인터럽트 상태를 복원 최적화 인터럽트가 이미 비활성상태라면 약간의 최적화 가능 인터럽트 핸들러 – 하드웨어 작업 수행 - softirq 올리고 종료 – do_softirq() 함수 호출 – softirq 실행

9 태스크릿 구현 태스크릿 구조체 softirq 기반으로 만들어짐 핸들러 함수 : data 인자를 하나 받음
HI_SOFTIRQ, TASKLET_SOFTIRQ 두 가지 softirq 사용 태스크릿 구조체 핸들러 함수 : data 인자를 하나 받음 state : 0, TASKLET_STATE_SCHED, TASKLET_STATE_RUN SCHED : 태스크릿이 실행을 기다리는 중 RUN : 태스크릿 실행 중 최적화를 위해 다중 프로세서 시스템에서만 사용 count : 태스크릿 참조 횟수 값이 0이 아니면 태스크릿은 비활성, 실행되지 않음 값이 0이면 활성화 상태, 실행 대기 표시가 있으면 실행

10 태스크릿 태스크릿 스케줄링 핸들러 함수 sofrirq 올림과 같은 개념
tasklet_action(), tasklet_hi_action()

11 태스크릿 태스크릿 사용 태스크릿 선언 후반부 처리는 태스크릿을 이용해 구현하는 편이 좋음 동적/정적으로 생성 가능
사용하기 편하고 빠름 태스크릿 선언 직접 참조 DECLARE_TASKLET(name, func, data) count 값이 0인 활성화 상태의 태스크릿 생성 DECLARE_TASKLET_DISABLED(name, func, data) count 값이 1인 비활성화 상태의 태스크릿 생성 간접 참조 tasklet_struct 구조체 t 초기화 : tasklet_init() 함수 이용

12 태스크릿 Ksoftirq softirq/태스크릿 처리는 프로세서 별로 존재하는 커널 스레드의 도움을 받음 sofrirq의 문제
프로세서 시간을 얻지 못하는 일이 발생 softirq 발생 빈도, softirq 스스로 다시 등록할 수 있다는 점 해결 재등록된 softirq 즉시 처리하지 않는 방법 커널 스레드를 작동(낮은 우선 순위) softirq 너무 많아지면

13 워크 큐 워크 큐 지연 작업을 커널 스레드 형태로 처리 프로세스 컨텍스트에서 실행
스케줄링이 가능하며, 휴면 상태로 전환 될 수 있음 많은 양의 메모리 할당, 세마포어 할당 작업의 필요한 경유 유용 지연되는 작업이 휴면 상태 전환이 필요한 경우 워크 큐 사용 커널 스레드가 필요하지 않은 경우 태스크릿 사용 검토

14 cpu_workqueue_struct
워크 큐 구현 최상위 계층에 작업 스레드가 있음 여러 유형의 작업 스레드 특정 유형의 스레드는 프로세스당 하나씩 작업 스레드 cpu_workqueue_struct workqueue_struct 구조체 work_struct 구조체 … 프로세서 당 하나씩 유형마다 하나씩 지연 작업 함수마다 하나씩

15 워크 큐 워크 큐 사용 작업 생성 워크 큐 핸들러 작업 스케줄링 작업 비우기 새로운 워크 큐 만들기
DECLARE_WORK(name, void (*func)(void *), void *data) INIT_WORK(struct work_struct *work, void (*func)(void *), void *data) 워크 큐 핸들러 void work_handler(void *data) 작업 스케줄링 scedule_work(&work) schedule_delayed_work(&work, delay) 작업 비우기 int cancel_delayed_work(struct work_struct *work) 새로운 워크 큐 만들기 struct workqueue_struct *create_workqueue(const char *name)

16 후반부 처리 후반부 처리 작업 사이의 락 후반부 처리 비활성화 태스크릿 sofrirq
내부의 동시성과 관련된 문제를 신경 쓰지 않아도 됨 외부의 동시성 문제를 해결하려면 적절한 락 필요 sofrirq 모든 공유 데이터에 대해 적절한 락 필요 후반부 처리 비활성화 공유 데이터를 안전하게 보호 하려면 비활성화 + 락 함께 핵심 커널 코드를 작성하는 경우-후반부 처리만 비활성화 시킬수 있음 후반부 처리 작업 활성화 – local_bh_disable() 후반부 처리 작업 비활성화 – local_bh_enable()