ARM의 장애물 (DSB, DMB, ISB)의 실제 사용 사례

Question

DSB, DMB 및 ISB는 지침의 순서 변경 방지를위한 방벽이라는 것을 알고 있습니다. 나는 또한 그들 각각에 대해 아주 좋은 설명을 많이 찾을 수 있지만, 그것들을 사용해야하는 경우를 상상하기는 꽤 어렵다.

또한 오픈 소스 코드에서 나는 때때로 그 장벽을 보지만 사용 이유를 이해하는 것은 어렵습니다. 다음과 같이 그냥 예를 들어, 리눅스 커널 3.7 tcp_rcv_synsent_state_process 기능에, 선이있다 : smp_mb()가 기본적으로 DMB

if (unlikely(po->origdev)) 
      sll->sll_ifindex = orig_dev->ifindex; 
    else 
      sll->sll_ifindex = dev->ifindex; 

    smp_mb(); 

    if (po->tp_version <= TPACKET_V2) 
      __packet_set_status(po, h.raw, status); 

입니다. 실생활에 대한 몇 가지 예를 들려 주시겠습니까? 장벽에 대해 더 많이 이해하는 데 도움이됩니다.

Answer 1

죄송합니다. 이미 묻고있는 것처럼 간단한 예제를 제공하지 않을 것입니다. 이미 리눅스 소스 코드를 살펴 보았으므로 돌아 다니는 사람들이 많기 때문입니다. 도움. 부끄럽지 않은 사람은 처음에는 메모리 액세스 문제로 인해 처음에는 혼란 스럽습니다. :)

주로 응용 프로그램 개발자 인 경우에는 그다지 걱정하지 않아도됩니다. 동시성 프레임 워크를 사용하면 문제를 해결할 수 있습니다.

주로 장치 드라이버 개발자 인 경우 이전 코드를 사용하여 코드에 영향을 주었던 (인터럽트 원본을 지우고 DMA 설명자를 작성한) 코드에 종속 될 때마다 다른 액세스가 수행됩니다 (인터럽트를 다시 활성화하고 DMA 트랜잭션을 시작).

동시성 프레임 워크 (또는 디버깅)를 개발하는 과정에 있다면 주제를 조금 더 읽어야 할 것입니다. 그러나 질문은 즉각적인 필요보다는 피상적 인 호기심을 암시합니다. 동시성 프레임 워크에서 제공하는 프리미티브를 기반으로하지 않고 스레드간에 데이터를 전달하는 고유 한 방법을 개발하는 경우 모든 의도와 목적을 위해 동시성 프레임 워크가 필요합니다.그 조금 너무 하드 코어, 나는 조금의 3 부분으로 블로그 시리즈를 쓴라면 Memory Barriers: a Hardware View for Software Hackers

:

폴 맥킨은 어떤 효과가 실제로 프로세서가 메모리 장벽에 대한 필요성과에 우수한 논문을 썼다 더 가볍고 ARM 전용 뷰로 끝납니다. 첫 번째 부분은 Memory access ordering - an introduction입니다.

그러나 특히 ARM 아키텍처의 경우 예를 들어 구체적으로 나열한 경우 Barrier Litmus Tests and Cookbook보다 훨씬 좋을 수 있습니다.

여분-여분의 빛 프로그래머의 관점과 완전히 구조적으로 정확하지 버전은 다음과 같습니다

• DMB - 메모리 액세스가 다른 메모리 액세스와 관련하여 주문 필요로 할 때마다.
• DSB - 프로그램 실행이 진행되기 전에 메모리 액세스가 완료되어야 할 때마다.
• ISB - 메모리 패치가 업데이트되거나 실행될 코드를 작성한 후와 같이 프로그램의 특정 지점 이후에 명령 페치가 명시 적으로 수행되어야하는 경우. (실제로는이 시점에서 "미리 가져온 지침을 버리십시오").

Answer 2

보통 메모리 액세스가 특정 순서로 발생하는지 확인해야하는 경우 메모리 장벽을 사용해야합니다. 이는 여러 가지 이유로 필요 할 수 있습니다. 일반적으로 두 개 이상의 프로세스/스레드 또는 하드웨어 구성 요소가 동일한 메모리 구조에 액세스 할 때 필요합니다. 일관성을 유지해야합니다.

이것은 DMA 전송에 자주 사용됩니다. 간단한 DMA 제어 구조는 다음과 같습니다

struct dma_control { 
    u32 owner; 
    void * data; 
    u32 len; 
}; 

소유자는 일반적으로 OWNER_CPU 또는 OWNER_HARDWARE 같은 설정됩니다이 구조 작업을 허용 두 참가자의 사람을 나타냅니다. 이 변경

코드는 일반적으로 그래서이

dma->data = data; 
dma->len = length; 
smp_mb(); 
dma->owner = OWNER_HARDWARE; 

처럼 같은 것, 렌은 항상 소유권 이전에 설정된 데이터는 DMA 하드웨어로 옮겨진됩니다. 그렇지 않으면 CPU가 메모리 액세스를 재정렬하기 때문에 엔진이 업데이트되지 않은 포인터 또는 길이와 같은 오래된 데이터를 가져올 수 있습니다.

다른 코어에서 실행중인 프로세스 또는 스레드도 마찬가지입니다. 또한 비슷한 방식으로 의사 소통을 할 수 있습니다.

Answer 3

간단한 요구 사항 중 하나는 스핀 록입니다. compare-and-swap (또는 ARM의 경우 LDREX/STREX)을 사용하고 장벽이없는 스핀 록을 구현하면 프로세서는 메모리에서 추론하여 값을로드하고 계산 된 값을 메모리에 지연 저장하고 둘 중 어느 것도 필요하지 않습니다 명령 스트림의로드/저장 순으로 나열됩니다.

특히 DMB는 DMB 주변의 메모리 액세스 순서 변경을 방지합니다. DMB가 없으면 프로세서는 스핀 록이 해제 된 후 저장소를 스핀 록으로 보호 된 메모리로 다시 정렬 할 수 있습니다. 또는 프로세서가 스핀 록이 실제로 잠기거나 스핀 록이 다른 컨텍스트에 의해 잠기기 전에 메모리를 스핀 록으로 보호 할 수 있습니다.

unixsmurf는 이미 지적했으나 Barrier Litmus Tests and Cookbook을 가리킨다. 그것은 장벽을 사용해야하는 곳과 이유를 보여주는 좋은 예입니다.