커널 I/O 배리어의 효과
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-I/O 메모리에 액세스할 때, 드라이버는 적절한 액세스 함수를 사용해야 합니다:
+I/O 액세스를 통한 주변장치와의 통신은 아키텍쳐와 기기에 매우 종속적입니다.
+따라서, 본질적으로 이식성이 없는 드라이버는 가능한 가장 적은 오버헤드로
+동기화를 하기 위해 각자의 타겟 시스템의 특정 동작에 의존할 겁니다. 다양한
+아키텍쳐와 버스 구현에 이식성을 가지려 하는 드라이버를 위해, 커널은 다양한
+정도의 순서 보장을 제공하는 일련의 액세스 함수를 제공합니다.
- (*) inX(), outX():
+ (*) readX(), writeX():
- 이것들은 메모리 공간보다는 I/O 공간에 이야기를 하려는 의도로
- 만들어졌습니다만, 그건 기본적으로 CPU 마다 다른 컨셉입니다. i386 과
- x86_64 프로세서들은 특별한 I/O 공간 액세스 사이클과 명령어를 실제로 가지고
- 있지만, 다른 많은 CPU 들에는 그런 컨셉이 존재하지 않습니다.
+ readX() 와 writeX() MMIO 액세스 함수는 접근되는 주변장치로의 포인터를
+ __iomem * 패러미터로 받습니다. 디폴트 I/O 기능으로 매핑되는 포인터 (예:
+ ioremap() 으로 반환되는 것) 의 순서 보장은 다음과 같습니다:
- 다른 것들 중에서도 PCI 버스가 I/O 공간 컨셉을 정의하는데, 이는 - i386 과
- x86_64 같은 CPU 에서 - CPU 의 I/O 공간 컨셉으로 쉽게 매치됩니다. 하지만,
- 대체할 I/O 공간이 없는 CPU 에서는 CPU 의 메모리 맵의 가상 I/O 공간으로
- 매핑될 수도 있습니다.
+ 1. 같은 주변장치로의 모든 readX() 와 writeX() 액세스는 각자에 대해
+ 순서지어집니다. 예를 들어, CPU 의 특정 디바이스로의 MMIO 레지스터
+ 쓰기는 프로그램 순서대로 도착할 것이 보장됩니다.
- 이 공간으로의 액세스는 (i386 등에서는) 완전하게 동기화 됩니다만, 중간의
- (PCI 호스트 브리지와 같은) 브리지들은 이를 완전히 보장하진 않을수도
- 있습니다.
+ 2. CPU 에 의한 특정 주변장치로의 writeX() 는 모든 앞선 CPU 의 메모리
+ 쓰기가 완료되기를 먼저 기다립니다. 예를 들어, dma_alloc_coherent() 를
+ 통해 할당된 전송용 DMA 버퍼로의 CPU 의 쓰기는 이 전송을 시작시키기 위해
+ CPU 가 MMIO 컨트롤 레지스터에 쓰기를 할 때 DMA 엔진에 보일 것이
+ 보장됩니다.
- 이것들의 상호간의 순서는 완전하게 보장됩니다.
+ 3. CPU 에 의한 주변장치로의 readX() 는 모든 뒤따르는 CPU 의 메모리
+ 읽기가 시작되기 전에 완료됩니다. 예를 들어, dma_alloc_coherent() 를
+ 통해 할당된 수신용 DMA 버퍼로부터의 CPU 의 읽기는 이 DMA 수신의 완료를
+ 표시하는 DMA 엔진의 MMIO 상태 레지스터 읽기 후에는 오염된 데이터를 읽지
+ 않을 것이 보장됩니다.
- 다른 타입의 메모리 오퍼레이션, I/O 오퍼레이션에 대한 순서는 완전하게
- 보장되지는 않습니다.
+ 4. CPU 에 의한 주변장치로의 readX() 는 모든 뒤따르는 delay() 루프가 수행을
+ 시작하기 전에 완료됩니다. 예를 들어, CPU 의 특정 주변장치로의 두개의
+ MMIO 레지스터 쓰기가 행해지는데 첫번째 쓰기가 readX() 를 통해 곧바로
+ 읽어졌고 이어 두번째 writeX() 전에 udelay(1) 이 호출되었다면 이 두개의
+ 쓰기는 최소 1us 의 간격을 두고 행해질 것이 보장됩니다.
- (*) readX(), writeX():
+ 디폴트가 아닌 기능을 통해 얻어지는 __iomem 포인터 (예: ioremap_wc() 를
+ 통해 리턴되는 것) 는 이런 보장사항들 중 다수를 제공하지 않을 수 있습니다.
+
+ (*) readX_relaxed(), writeX_relaxed()
+
+ 이것들은 readX() 와 writeX() 랑 비슷하지만, 더 완화된 메모리 순서 보장을
+ 제공합니다. 구체적으로, 이것들은 일반적 메모리 액세스나 delay() 루프
+ (예:앞의 2-4 항목) 에 대해 순서를 보장하지 않습니다만 디폴트 I/O 기능으로
+ 매핑된 __iomem 포인터에 대해 동작할 때 같은 주변장치로의 액세스에는 순서가
+ 맞춰질 것이 보장됩니다.
- 이것들이 수행 요청되는 CPU 에서 서로에게 완전히 순서가 맞춰지고 독립적으로
- 수행되는지에 대한 보장 여부는 이들이 액세스 하는 메모리 윈도우에 정의된
- 특성에 의해 결정됩니다. 예를 들어, 최신의 i386 아키텍쳐 머신에서는 MTRR
- 레지스터로 이 특성이 조정됩니다.
+ (*) readsX(), writesX():
- 일반적으로는, 프리페치 (prefetch) 가능한 디바이스를 액세스 하는게
- 아니라면, 이것들은 완전히 순서가 맞춰지고 결합되지 않게 보장될 겁니다.
+ readsX() 와 writesX() MMIO 액세스 함수는 DMA 를 수행하는데 적절치 않은,
+ 주변장치 내의 메모리 매핑된 레지스터 기반 FIFO 로의 액세스를 위해
+ 설계되었습니다. 따라서, 이 기능들은 앞서 설명된 readX_relaxed() 와
+ writeX_relaxed() 의 순서 보장만을 제공합니다.
- 하지만, (PCI 브리지와 같은) 중간의 하드웨어는 자신이 원한다면 집행을
- 연기시킬 수 있습니다; 스토어 명령을 실제로 하드웨어로 내려보내기(flush)
- 위해서는 같은 위치로부터 로드를 하는 방법이 있습니다만[*], PCI 의 경우는
- 같은 디바이스나 환경 구성 영역에서의 로드만으로도 충분할 겁니다.
+ (*) inX(), outX():
- [*] 주의! 쓰여진 것과 같은 위치로부터의 로드를 시도하는 것은 오동작을
- 일으킬 수도 있습니다 - 예로 16650 Rx/Tx 시리얼 레지스터를 생각해
- 보세요.
+ inX() 와 outX() 액세스 함수는 일부 아키텍쳐 (특히 x86) 에서는 특수한
+ 명령어를 필요로 하며 포트에 매핑되는, 과거의 유산인 I/O 주변장치로의
+ 접근을 위해 만들어졌습니다.
- 프리페치 가능한 I/O 메모리가 사용되면, 스토어 명령들이 순서를 지키도록
- 하기 위해 mmiowb() 배리어가 필요할 수 있습니다.
+ 많은 CPU 아키텍쳐가 결국은 이런 주변장치를 내부의 가상 메모리 매핑을 통해
+ 접근하기 때문에, inX() 와 outX() 가 제공하는 이식성 있는 순서 보장은
+ 디폴트 I/O 기능을 통한 매핑을 접근할 때의 readX() 와 writeX() 에 의해
+ 제공되는 것과 각각 동일합니다.
- PCI 트랜잭션 사이의 상호작용에 대해 더 많은 정보를 위해선 PCI 명세서를
- 참고하시기 바랍니다.
+ 디바이스 드라이버는 outX() 가 리턴하기 전에 해당 I/O 주변장치로부터의 완료
+ 응답을 기다리는 쓰기 트랜잭션을 만들어 낸다고 기대할 수도 있습니다. 이는
+ 모든 아키텍쳐에서 보장되지는 않고, 따라서 이식성 있는 순서 규칙의 일부분이
+ 아닙니다.
- (*) readX_relaxed(), writeX_relaxed()
+ (*) insX(), outsX():
- 이것들은 readX() 와 writeX() 랑 비슷하지만, 더 완화된 메모리 순서 보장을
- 제공합니다. 구체적으로, 이것들은 일반적 메모리 액세스 (예: DMA 버퍼) 에도
- LOCK 이나 UNLOCK 오퍼레이션들에도 순서를 보장하지 않습니다. LOCK 이나
- UNLOCK 오퍼레이션들에 맞춰지는 순서가 필요하다면, mmiowb() 배리어가 사용될
- 수 있습니다. 같은 주변 장치에의 완화된 액세스끼리는 순서가 지켜짐을 알아
- 두시기 바랍니다.
+ 앞에서와 같이, insX() 와 outsX() 액세스 함수는 디폴트 I/O 기능을 통한
+ 매핑을 접근할 때 각각 readX() 와 writeX() 와 같은 순서 보장을 제공합니다.
(*) ioreadX(), iowriteX()
이것들은 inX()/outX() 나 readX()/writeX() 처럼 실제로 수행하는 액세스의
종류에 따라 적절하게 수행될 것입니다.
+이 모든 액세스 함수들은 아랫단의 주변장치가 little-endian 이라 가정하며, 따라서
+big-endian 아키텍쳐에서는 byte-swapping 오퍼레이션을 수행합니다.
+
+I/O 순서 배리어를 SMP 순서 배리어와 LOCK/UNLOCK 오퍼레이션과 섞는 건 mmiowb()
+를 필요로 할 수도 있는 위험한 행위입니다. 더 많은 내용을 위해선 "Acquire vs
+I/O 액세스" 서브섹션을 참고하시기 바랍니다.
+
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가정되는 가장 완화된 실행 순서 모델
projects / linux-2.6-microblaze.git / commitdiff