月份：2015年7月

Linux kernel 笔记 （6） ——__init和__initdata

__init和__initdata定义在include/linux/init.h：

/* These macros are used to mark some functions or 
 * initialized data (doesn't apply to uninitialized data)
 * as `initialization' functions. The kernel can take this
 * as hint that the function is used only during the initialization
 * phase and free up used memory resources after
 *
 * Usage:
 * For functions:
 * 
 * You should add __init immediately before the function name, like:
 *
 * static void __init initme(int x, int y)
 * {
 *    extern int z; z = x * y;
 * }
 *
 * If the function has a prototype somewhere, you can also add
 * __init between closing brace of the prototype and semicolon:
 *
 * extern int initialize_foobar_device(int, int, int) __init;
 *
 * For initialized data:
 * You should insert __initdata between the variable name and equal
 * sign followed by value, e.g.:
 *
 * static int init_variable __initdata = 0;
 * static const char linux_logo[] __initconst = { 0x32, 0x36, ... };
 *
 * Don't forget to initialize data not at file scope, i.e. within a function,
 * as gcc otherwise puts the data into the bss section and not into the init
 * section.
 * 
 * Also note, that this data cannot be "const".
 */

/* These are for everybody (although not all archs will actually
   discard it in modules) */
#define __init      __section(.init.text) __cold notrace
#define __initdata  __section(.init.data)
#define __initconst __constsection(.init.rodata)

__init修饰函数时表明函数只在kernel初始化阶段使用（函数放在.init.text区），在初始化完成后，这些函数所占用的内存就可以回收利用。举例如下：

static int __init parse_dmar_table(void)
{
    ....
}

__initdata作用类似于__init，只不过它修饰变量，并且存放在.init.data区。

PCI总线相关术语

本文列举PCI总线的相关术语：

Agent：可以操作总线的设备（device）或实体（entity）。
Master：可以发起一次总线事务（transaction）的agent。
Transaction：在PCI上下文中，一次transaction包含一次address phase和一次或多次data phase。也被称为burst transfer。
Initiator：获得总线控制权的master，也就是发起transaction的agent。
Target：在address phase认识到自己address的agent。Target会响应transaction。
Central Resource：主机系统上提供总线支持（如产生CLK信号等等），总线仲裁等等功能的元素。
Latency：在一次transaction中，两次状态转换之间消耗的时钟周期。Latency用来度量一个agent响应另外一个agent请求所花的时间，因此是性能的一个度量指标。

 

Lua笔记（11）——closure

在Lua中，closure就是一个函数加上其它能够让这个函数正确访问non-local变量（也称之为upvalue）的一切（Simply put, a closure is a function plus all it needs to access non-local variables correctly.）。参看下面程序：

function newCounter()
    local i = 0
    return function()
        i = i + 1
        return i
        end
end

c1 = newCounter()
print(c1())
print(c1())

c2 = newCounter()
print(c2())

newCounter()被称作factory，它用来创建closure function和closure function所访问的变量i。执行代码如下：

1
2
1

可以看到，每次调用newCounter()，都会返回一个新的closure，而这些closure都会访问自己的i变量。

Linux kernel IOMMU代码分析笔记（2）

系统BIOS会检查平台的remapping硬件功能，并且会在主机的系统地址空间内定位memory-mapped remapping硬件寄存器。BIOS通过DMA Remapping Reporting (DMAR) ACPI table向系统软件报告remapping硬件单元信息。

除了RSDP和FACS，所有的ACPI table定义都包含一个共同的header定义：

struct acpi_table_header {
    char signature[ACPI_NAME_SIZE]; /* ASCII table signature */
    u32 length;     /* Length of table in bytes, including this header */
    u8 revision;        /* ACPI Specification minor version number */
    u8 checksum;        /* To make sum of entire table == 0 */
    char oem_id[ACPI_OEM_ID_SIZE];  /* ASCII OEM identification */
    char oem_table_id[ACPI_OEM_TABLE_ID_SIZE];  /* ASCII OEM table identification */
    u32 oem_revision;   /* OEM revision number */
    char asl_compiler_id[ACPI_NAME_SIZE];   /* ASCII ASL compiler vendor ID */
    u32 asl_compiler_revision;  /* ASL compiler version */
};

而DMA Remapping table定义如下（可以看到包含有acpi_table_header）：

struct acpi_table_dmar {
    struct acpi_table_header header;    /* Common ACPI table header */
    u8 width;       /* Host Address Width */
    u8 flags;
    u8 reserved[10];
};

对所有的DMA Remapping结构体，都会包含一个type和一个length：

/* DMAR subtable header */

struct acpi_dmar_header {
    u16 type;
    u16 length;
};

以DMA Remapping Hardware单元（类型为0）为例：

/* 0: Hardware Unit Definition */

struct acpi_dmar_hardware_unit {
    struct acpi_dmar_header header;
    u8 flags;
    u8 reserved;
    u16 segment;
    u64 address;        /* Register Base Address */
};

其它的还有acpi_dmar_reserved_memory，acpi_dmar_atsr等等定义。

Linux kernel 笔记 （5） ——spin_lock_irqsave

Linux kernel中最基本的lock原语就是spin lock（自旋锁）。实例代码如下：

static DEFINE_SPINLOCK(xxx_lock);

unsigned long flags;

spin_lock_irqsave(&xxx_lock, flags);
... critical section here ..
spin_unlock_irqrestore(&xxx_lock, flags);

以上代码总是安全的（包括可以用在中断处理函数），并可以在UP和SMP上都可以正常工作。

Linux kernel 笔记 （4） ——memory barrier

由于编译器和处理器可以打乱程序的执行顺序，所以有些时候，我们需要“memory barrier”来保证内存访问指令的执行顺序（load和store指令）：

（1）rmb()：提供一个读（load）操作的“memory barrier”，保证读操作不会跨越rmb()进行reorder。即rmb()之前的读（load）操作不会reorder rmb()之后，而rmb()之后的读（load）操作不会reorder rmb()之前。

（2）wmb()：提供一个写（store）操作的“memory barrier”，同rmb类似，不过wmb()是保证写操作不会跨越wmb()进行reorder。

（3）mb()：保证读写操作都不会跨越mb()进行reorder。

（4）read_barrier_depends()：rmb()的一个变种，但仅保证有依赖关系的读操作不会跨越rmb()进行reorder。

其它还有smp_rmb()，smp_wmb()搜索。

UP VS SMP

UP（Uni-Processor）：系统只有一个处理器单元，即单核CPU系统。

SMP（Symmetric Multi-Processors）：系统有多个处理器单元。各个处理器之间共享总线，内存等等。在操作系统看来，各个处理器之间没有区别。

要注意，这里提到的“处理器单元”是指“logic CPU”，而不是“physical CPU”。举个例子，如果一个“physical CPU”包含2个core，并且一个core包含2个hardware thread。则一个“处理器单元”就是一个hardware thread。

Lua笔记（10）——变参函数

Lua中把...称为变参表达式（vararg expression）。参看下面程序：

function fwrite(fmt, ...)
    io.write(string.format(fmt, ...))
end

fwrite("%s\n", "Hello world!")

要注意，...作为函数参数时，要作为唯一一个或者最后一个。

{...}会返回一个包含所有参数的数组（一个table）。参看下面程序：

function add(...)
    local t = {...}
    local s = 0
    for i = 1, #t do
        s = s + t[i]
    end
    print(s)
end

add(1, 2, 3, 4)

执行结果：

10

Linux kernel IOMMU代码分析笔记（1）

Linux kernel代码版本是3.10。

intel-iommu.h头文件定义了root-entry table address寄存器：

#define DMAR_RTADDR_REG 0x20    /* Root entry table */

DMAR_RTADDR_REG只在iommu_set_root_entry这个函数中使用（这个函数作用是更新root-entry table的地址）：

static void iommu_set_root_entry(struct intel_iommu *iommu)
{
    void *addr;
    u32 sts;
    unsigned long flag;

    addr = iommu->root_entry;

    raw_spin_lock_irqsave(&iommu->register_lock, flag);
    dmar_writeq(iommu->reg + DMAR_RTADDR_REG, virt_to_phys(addr));

    writel(iommu->gcmd | DMA_GCMD_SRTP, iommu->reg + DMAR_GCMD_REG);

    /* Make sure hardware complete it */
    IOMMU_WAIT_OP(iommu, DMAR_GSTS_REG,
              readl, (sts & DMA_GSTS_RTPS), sts);

    raw_spin_unlock_irqrestore(&iommu->register_lock, flag);
}

DMAR_RTADDR_REG存储的是root-entry table的物理地址（virt_to_phys()函数把virtual address转成physical address）。整个root-entry table是4KiB大小，并且要求起始地址是“页面对齐的（page-aligned，page长度是4KiB）”，所以DMAR_RTADDR_REG低12 bits为0。更新DMAR_RTADDR_REG代码如下：

dmar_writeq(iommu->reg + DMAR_RTADDR_REG, virt_to_phys(addr));

更新完DMAR_RTADDR_REG寄存器，还要把global command寄存器的SRTP（Set Root Table Pointer）位置1：

writel(iommu->gcmd | DMA_GCMD_SRTP, iommu->reg + DMAR_GCMD_REG);

最后读取Global Status寄存器的RTPS（Root Table Pointer Status）位，确认更新成功：

IOMMU_WAIT_OP(iommu, DMAR_GSTS_REG,
                  readl, (sts & DMA_GSTS_RTPS), sts);

Lua笔记（9）——函数传参和返回值

在Lua中，调用函数要加上括号（即使没有参数也不例外）。只有以下情况可以不加：函数只有一个参数，且参数是字符串或是table constructor：

> print "Hello world!"
Hello world!
> print {x=10}
table: 0x1d81810

传给函数多余的实参（argument）会被丢弃，多余的形参（parameter）会赋值nil：

> function f(a, b) print(a, b) end
> f(1)
1       nil
> f(1, 2)
1       2
> f(1, 2, 3)
1       2

根据实际情况，Lua会自动调整函数返回值的数量：
（1）当调用函数作为一条statement时，会丢弃所有的返回值；
（2）当调用函数作为一个表达式时，只会保留第一个返回值；
（3）只有当调用函数作为一系列表达式（a list of expressions）中的最后一个（或是唯一一个）时，才会得到所有的返回值。所谓的一系列表达式（a list of expressions）有四种情况：多重赋值（multiple assignments），函数调用传参（arguments to function calls），构建table（table constructor）和return语句。

针对（1），（2），请看下面程序（test.lua）：

function f()
        return 1, 2
end

f()

a, b = f(), 3
print(a, b)

执行结果如下：

[root@localhost ~]# ./test.lua
1       3

针对（3），请看下面程序（test.lua）：

function f()
        return 1, 2
end

function g(a, b)
        print(a, b)
end

function h()
        return f()
end

a, b = f()
print(a, b)

g(f())

t = {f()}
print(t[1], t[2])

print(h())

执行结果如下：

[root@localhost ~]# ./test.lua
1       2
1       2
1       2
1       2

注意：在调用的函数外面再加上一层括号，可以强制函数只返回一个结果：

function f()
        return 1, 2
end

print(f())
print((f()))

执行结果：

[root@localhost ~]# ./test.lua
1       2
1