目次: Zephyr
前回はHART 0以外で動かす際に、動作確認が必要なので準備を行いました。今回はHART 0以外で動かします。
一番簡単なやり方は、ブート時の判定条件を変えることだと思います。通常はHART IDが0だったら起動しますが、0じゃないHARTのときに起動するように変更します。この変更は最終的には不要なので、あとで元に戻すのを忘れないようにしてください。
// zephyr/arch/riscv/core/reset.S
...
SECTION_FUNC(TEXT, __initialize)
/*
* This will boot master core, just halt other cores.
* Note: need to be updated for complete SMP support
*/
csrr a0, mhartid
addi a0, a0, -3 //★HART ID - 3 = 0なら実行する、つまりHART ID 3で実行する★
beqz a0, boot_master_core
...
ZephyrのCPUコア数はmenuconfigから変更可能です。なぜかは知りませんが、最大4コアらしいです。
$ ninja menuconfig General Kernel Options ---> SMP Options ---> (4) Number of CPUs/cores
実行してみます。QEMUの -smp cpus=1オプションをcpus=4に変更して4コアで実行します。
$ qemu-system-riscv32 -nographic -machine virt -net none -chardev stdio,id=con,mux=on -serial chardev:con -mon chardev=con,mode=readline -kernel zephyr/zephyr.elf -cpu rv32 -smp cpus=4 -bios none ** Booting Zephyr OS build zephyr-v2.4.0-546-g720718653f92 *** 3: thread_a: Hello World from QEMU RV32 virt board!
HART IDは変わりました。しかしスレッドAからスレッドBに切り替わらず、ハングアップしてしまいます。原因はタイマー割り込みがHART ID 0以外に入らないからです。Zephyrはタイマー割り込みによってカーネルの内部時間(Tick)を更新する他、割り込みを契機にコンテキストスイッチを行っています。
Zephyrでは通常の定期的なタイマー割り込みと、Tickless Timerという不定期なタイマー割り込みの仕組みがあります。通常のタイマーの場合、一定時間ごとにタイマー割り込みを発生(例えば10msごとなど)させ、1Tickずつ時間を進めます。実装は単純ですが、用もなくタイマー割り込みが発生するため、消費電力や処理性能に悪影響を及ぼします。
Tickless Timerの場合、各CPUが「最後に割り込みが発生した時刻」を記録しておいて、タイマー、タイマー以外の割り込みが発生した際に、前回の割り込みからどれだけ時間が経過したか、つまり、何Tick経過したか?を計算して、一気に時間を進めます。また「次のタイマー割り込みの設定」は、できるだけ遠く(現在時刻 +1 Tick)に設定して、無用なタイマー割り込みが発生しないように工夫されています。
「最後に割り込みが発生した時刻」と「次のタイマー割り込みの設定」はCPUが割り込みを受けたタイミングによって値が変わり、全CPUで共有する値ではありませんから、CPUごとに専用の場所を用意する必要があります。
// zephyr/drivers/timer/riscv_machine_timer.c(変更前)
static struct k_spinlock lock;
static uint64_t last_count;
static void set_mtimecmp(uint64_t time)
{
#ifdef CONFIG_64BIT
*(volatile uint64_t *)RISCV_MTIMECMP_BASE = time;
#else
volatile uint32_t *r = (uint32_t *)RISCV_MTIMECMP_BASE;
// zephyr/drivers/timer/riscv_machine_timer.c(変更後)
#define RISCV_MTIMECMP (RISCV_MTIMECMP_BASE + (uintptr_t)z_riscv_hart_id() * 8) //★「次のタイマー割り込みの設定」★
#define last_count last_count_mp[z_riscv_hart_id()] //★「最後に割り込みが発生した時刻」★
static struct k_spinlock lock;
static uint64_t last_count_mp[CONFIG_MP_NUM_CPUS]; //★CPUの数だけ配列を確保★
static void set_mtimecmp(uint64_t time)
{
#ifdef CONFIG_64BIT
*(volatile uint64_t *)RISCV_MTIMECMP = time;
#else
volatile uint32_t *r = (uint32_t *)RISCV_MTIMECMP;
今回のSMP対応ではMTIMECMPレジスタの幅が64bitであることがわかれば、動作の詳細を知らなくても読み進められると思います。
仕様が気になる場合は、SiFive Core Local Interruptor(CLINT)の仕様を参照ください。CLINTはFE310もしくはFU540のマニュアルに載っています。FE310はシングルコア、FU540はマルチコアです(FE310-G002 Manual, FU540-C000 Manual)。
以上の対応でHART ID 0以外もタイマー割り込みが入るようになり、スケジューラが動作するようになったはずです。
$ qemu-system-riscv32 -nographic -machine virt -net none -chardev stdio,id=con,mux=on -serial chardev:con -mon chardev=con,mode=readline -kernel zephyr/zephyr.elf -cpu rv32 -smp cpus=4 -bios none ** Booting Zephyr OS build zephyr-v2.4.0-546-g720718653f92 *** 3: thread_a: Hello World from QEMU RV32 virt board! 3: thread_b: Hello World from QEMU RV32 virt board! 3: thread_a: Hello World from QEMU RV32 virt board! 3: thread_b: Hello World from QEMU RV32 virt board! ...
HART ID = 3で実行されています。やったね。以降、実行するHARTを一時的にずらす変更は不要なので、元に戻すことを忘れないようにしてください。
目次: Zephyr
前回はCONFIG_SMPのビルドエラーと実行時エラーに対応しました。以前書いたとおり、SMP対応は下記の手順で進めていますので、再掲します。
前回までで2番目の項目が終わったところです。今回はコア数を増やして先頭以外のコアで実行します。
Zephyrを書き換える前に、変更した効果が確認できる環境を作りましょう。サンプルのsynchronizationを少し改造してHART IDを表示します。
// zephyr/samples/synchronization/src/main.c
void helloLoop(const char *my_name,
struct k_sem *my_sem, struct k_sem *other_sem)
{
const char *tname;
while (1) {
int id = z_riscv_hart_id(); //★HART IDを取得★
/* take my semaphore */
k_sem_take(my_sem, K_FOREVER);
/* say "hello" */
tname = k_thread_name_get(k_current_get());
if (tname != NULL && tname[0] != '\0') {
printk("%d: %s: Hello World from %s!\n",
id, tname, CONFIG_BOARD); //★HART IDを一緒に表示する★
} else {
printk("%d: %s: Hello World from %s!\n",
id, my_name, CONFIG_BOARD); //★HART IDを一緒に表示する★
}
今回は変更してもしなくても構わないですが、カーネルコンフィグを変えるとk_thread_name_get() でスレッド名が取得できるようになります。スレッドを多数作成したときに便利です。
$ ninja menuconfig General Kernel Options ---> Kernel Debugging and Metrics ---> [*] Thread name [EXPERIMENTAL]
動作させると下記のような表示になるはずです。
$ mkdir build $ cd build $ cmake -G Ninja -DBOARD=qemu_rv32_virt ../samples/synchronization/ ... $ ninja ... $ qemu-system-riscv32 -nographic -machine virt -net none -chardev stdio,id=con,mux=on -serial chardev:con -mon chardev=con,mode=readline -kernel zephyr/zephyr.elf -cpu rv32 -smp cpus=1 -bios none ** Booting Zephyr OS build zephyr-v2.4.0-546-g720718653f92 *** 0: thread_a: Hello World from QEMU RV32 virt board! 0: thread_b: Hello World from QEMU RV32 virt board! 0: thread_a: Hello World from QEMU RV32 virt board! 0: thread_b: Hello World from QEMU RV32 virt board! ...
HART ID = 0で実行されていることがわかります。
続きは次回です。
目次: Zephyr
SMP対応のうち、ビルドエラーの対処が終わったので、実行時エラーに対処します。
CONFIG_SMPを有効にすると、k_spin_lock() 内でatomic_cas() を呼ぶようになります。するとk_spin_lock() -> atomic_cas() -> z_impl_atomic_cas() -> k_spin_lock() という循環呼び出しが発生し、スタックオーバーフローを起こしてクラッシュします。これはZephyrのバグではなくコンフィグの設定間違いが原因です。
// zephyr/include/spinlock.h
static ALWAYS_INLINE k_spinlock_key_t k_spin_lock(struct k_spinlock *l)
{
ARG_UNUSED(l);
k_spinlock_key_t k;
/* Note that we need to use the underlying arch-specific lock
* implementation. The "irq_lock()" API in SMP context is
* actually a wrapper for a global spinlock!
*/
k.key = arch_irq_lock();
#ifdef CONFIG_SPIN_VALIDATE
__ASSERT(z_spin_lock_valid(l), "Recursive spinlock %p", l);
#endif
#ifdef CONFIG_SMP
while (!atomic_cas(&l->locked, 0, 1)) { //★CONFIG_SMPが有効だとatomic_cas() を呼ぶ★
}
#endif
...
// zephyr/include/sys/atomic.h
#ifdef CONFIG_ATOMIC_OPERATIONS_BUILTIN
static inline bool atomic_cas(atomic_t *target, atomic_val_t old_value,
atomic_val_t new_value)
{
return __atomic_compare_exchange_n(target, &old_value, new_value,
0, __ATOMIC_SEQ_CST,
__ATOMIC_SEQ_CST);
}
#elif defined(CONFIG_ATOMIC_OPERATIONS_C) //★既存のRISC-Vボードはこちらが有効になっている★
__syscall bool atomic_cas(atomic_t *target, atomic_val_t old_value,
atomic_val_t new_value);
#else
extern bool atomic_cas(atomic_t *target, atomic_val_t old_value,
atomic_val_t new_value);
#endif
...
// build/zephyr/include/generated/syscalls/atomic.h
static inline bool atomic_cas(atomic_t * target, atomic_val_t old_value, atomic_val_t new_value)
{
#ifdef CONFIG_USERSPACE
if (z_syscall_trap()) {
return (bool) arch_syscall_invoke3(*(uintptr_t *)&target, *(uintptr_t *)&old_value, *(uintptr_t *)&new_value, K_SYSCALL_ATOMIC_CAS);
}
#endif
compiler_barrier();
return z_impl_atomic_cas(target, old_value, new_value); //★ここにくる★
}
...
// zephyr/kernel/CMakeLists.txt
target_sources_ifdef(CONFIG_ATOMIC_OPERATIONS_C kernel PRIVATE atomic_c.c) //★CONFIG_ATOMIC_OPERATIONS_C有効のとき実装はatomic_c.c★
...
// zephyr/kernel/atomic_c.c
bool z_impl_atomic_cas(atomic_t *target, atomic_val_t old_value,
atomic_val_t new_value)
{
k_spinlock_key_t key;
int ret = false;
key = k_spin_lock(&lock); //★循環呼び出し★
if (*target == old_value) {
*target = new_value;
ret = true;
}
k_spin_unlock(&lock, key);
return ret;
}
...
RISC-VのSoCのコンフィグでは大抵CONFIG_ATOMIC_OPERATIONS_Cが有効になっていて、atomic_cas() の実装としてスピンロックを使います。これはSMPと相性が悪く、CONFIG_ATOMIC_OPERATIONS_CとCONFIG_SMPを同時に有効にすると先ほど説明した循環呼び出しが発生してしまいます。
循環呼び出しを防ぐには独自にatomic_cas() を実装する必要がありますが、アトミック操作を自分で実装&検証するのは大変ですから、RISC-Vのアトミック命令(Atomic Extension)とコンパイラの機能を頼ります。
以前追加したQEMU RISC-V 32bit virtpc用のコンフィグをSMPのテスト用に改造します。
# zephyr/soc/riscv/riscv-privilege/rv32-virt/Kconfig.soc
config SOC_QEMU_RV32_VIRT
bool "QEMU RV32 virt SOC implementation"
select ATOMIC_OPERATIONS_C if !SMP # 非SMPのときは従来通り
select ATOMIC_OPERATIONS_BUILTIN if SMP # SMPのときはAtomic Extensionに頼る
コンフィグCONFIG_ATOMIC_OPERATIONS_BUILTINを有効にすると、Zephyrはatomic_cas() の実装として __atomic_compare_exchange_n() ビルトイン関数を使います。ビルトイン関数を使うにはコンパイラのサポートが必要で、今のところ、サポートしているのはGCCのみだと思います。LLVMでも使えるかもしれませんが、未調査です。
これでCONFIG_SMPを有効にしても、エラーやハングアップすることなく、今までどおりに動作するようになったはずです。
目次: Zephyr
SMP対応の序盤、ビルドエラー対処の続きです。
ビルドの難所です。CONFIG_SMPを有効にするとisr.Sで大量にエラーが出ます。
zephyr/arch/riscv/core/isr.S:305: Error: illegal operands `lw sp,_kernel_offset_to_irq_stack(t2)'
zephyr/arch/riscv/core/isr.S:316: Error: illegal operands `lw t3,_kernel_offset_to_nested(t2)'
zephyr/arch/riscv/core/isr.S:376: Error: illegal operands `sw t2,_kernel_offset_to_nested(t1)'
zephyr/arch/riscv/core/isr.S:463: Error: illegal operands `lw t1,(0x78+___ready_q_t_cache_OFFSET)(t0)'
zephyr/arch/riscv/core/isr.S:468: Error: illegal operands `sw t1,_kernel_offset_to_current(t0)'
原因は_kernel_offset_* 系のオフセットマクロが未定義になるためです。
// zephyr/kernel/include/offsets_short.h
#ifndef CONFIG_SMP
/* Relies on _kernel.cpu being the first member of _kernel and having 1 element
*/
#define _kernel_offset_to_nested \r (___cpu_t_nested_OFFSET)
#define _kernel_offset_to_irq_stack \r (___cpu_t_irq_stack_OFFSET)
#define _kernel_offset_to_current \r (___cpu_t_current_OFFSET)
#endif /* CONFIG_SMP */
#define _kernel_offset_to_idle \r (___kernel_t_idle_OFFSET)
#define _kernel_offset_to_current_fp \r (___kernel_t_current_fp_OFFSET)
#define _kernel_offset_to_ready_q_cache \r (___kernel_t_ready_q_OFFSET + ___ready_q_t_cache_OFFSET)
...
// zephyr/include/kernel_offsets.h
...
#ifndef CONFIG_SMP
GEN_OFFSET_SYM(_ready_q_t, cache);
#endif
当たり前ですが、この #ifdefを外すだけではSMPは動きません。対策方法を理解するには、Zephyrのカーネル構造体の内部に、少しだけ立ち入る必要があります。
カーネル構造体は_kernelという名前で何度か出ていましたが、見覚えありますか?なくても全然構わないです。下記のような定義の構造体です。細かい定義はさておき、大事なことはcpusが _kernelの先頭にある、という点です。
// zephyr/kernel/sched.c
/* the only struct z_kernel instance */
struct z_kernel _kernel;
// zephyr/include/kernel_structs.h
struct z_kernel {
struct _cpu cpus[CONFIG_MP_NUM_CPUS]; //★_kernelの先頭にcpusがある★
#ifdef CONFIG_SYS_CLOCK_EXISTS
/* queue of timeouts */
sys_dlist_t timeout_q;
#endif
#ifdef CONFIG_SYS_POWER_MANAGEMENT
int32_t idle; /* Number of ticks for kernel idling */
#endif
/*
* ready queue: can be big, keep after small fields, since some
* assembly (e.g. ARC) are limited in the encoding of the offset
*/
struct _ready_q ready_q;
...
// zephyr/include/kernel_structs.h
struct _cpu {
/* nested interrupt count */
uint32_t nested;
/* interrupt stack pointer base */
char *irq_stack;
/* currently scheduled thread */
struct k_thread *current;
/* one assigned idle thread per CPU */
struct k_thread *idle_thread;
...
CPUが1つしか存在しない場合、cpusの要素数は1であり、_kernelの先頭 = cpus[0] の先頭になります。そのため _kernel.cpus[0].currentのオフセット = cpu構造体のcurrentへのオフセット、です。offsets_short.hの定義はこの性質を利用しています。
C言語だとcpus[0] とcpus[i] の違いでしかなく、ありがたみがわかりませんが、アセンブラだと非常に単純かつ高速にオフセットを求めることができます。下記はisr.Sから持ってきた例ですが、_kernel.cpus[0].currentへのアクセスがわずか2命令で実現できます。
la t0, _kernel
RV_OP_LOADREG t0, _kernel_offset_to_current(t0)
残念ながらSMPの場合はcpusが1つではありませんから、上記の最適化は使えません。cpus[n] のオフセット、つまりHART ID * sizeof(struct _cpu) を計算する必要があります。
まずはstruct _cpuのオフセットマクロが未定義なので、追加します。ZephyrではGEN_ABSOLUTE_SYM() というマクロが用意されており、アセンブラ用のマクロを生成してくれます。便利ですね。
// zephyr/arch/riscv/core/offsets/offsets.c
#ifdef CONFIG_SMP
GEN_ABSOLUTE_SYM(__cpu_t_SIZEOF, sizeof(_cpu_t));
#endif
次にisr.Sのビルドエラーが出ている箇所を直します。
// zephyr/arch/riscv/core/isr.S
/*
* xreg0: result &_kernel.cpu[mhartid]
* xreg1: work area
*/
.macro z_riscv_get_cpu xreg0, xreg1
#ifdef CONFIG_SMP
csrr xreg0, mhartid
addi xreg1, x0, __cpu_t_SIZEOF
mul xreg1, xreg0, xreg1
la xreg0, _kernel
add xreg0, xreg0, xreg1
#else
la xreg0, _kernel
#endif
.endm
//(変更前)
/* Get reference to _kernel */
la t1, _kernel
/* Decrement _kernel.cpus[0].nested variable */
lw t2, _kernel_offset_to_nested(t1)
addi t2, t2, -1
sw t2, _kernel_offset_to_nested(t1)
//(変更後)
/* Get reference to _kernel.cpus[n] */
z_riscv_get_cpu t1, t2 //★z_riscv_get_cpuに置き換え★
/* Decrement _kernel.cpus[n].nested variable */
lw t2, ___cpu_t_nested_OFFSET(t1) //★_kernel_offset_to_* から ___cpu_t_*_OFFSETに置き換え★
addi t2, t2, -1
sw t2, ___cpu_t_nested_OFFSET(t1)
修正方針は2つあります。
ここまで直すとビルドが通るはずですが、実はビルドが通るだけでは動きません。次回は実行時のエラーを対策します。
目次: Zephyr
新しい形式のコンテキストスイッチを実装しました。以前書いたとおり、SMP対応は下記の手順で進めています。再掲しておきましょう。
やっと最初の項目が終わったところです。いよいよCONFIG_SMPを有効にします。大量のビルドエラーが発生しますので、1つずつやっつけます。
環境や利用するバージョンによりますが、最初に目にするのはarch_curr_cpu() に関するコンパイルエラーだと思われます。
../include/sys/arch_interface.h:367:28: warning: 'arch_curr_cpu' declared 'static' but never defined [-Wunused-function] static inline struct _cpu *arch_curr_cpu(void); ^~~~~~~~~~~~~
この関数は、現在のCPU(= 実行中のCPU)の情報を返します。RISC-Vにはmhartidという自身のHART IDを取得できるCSR(Control and Status Registers)が規格で定められており、この手の処理は楽に実装できます。
// zephyr/include/arch/riscv/arch_inlines.h
static inline uint32_t z_riscv_hart_id(void)
{
uint32_t hartid;
__asm__ volatile ("csrr %0, mhartid" : "=r"(hartid));
return hartid;
}
static inline struct _cpu *arch_curr_cpu(void)
{
#ifdef CONFIG_SMP
uint32_t hartid = z_riscv_hart_id();
return &_kernel.cpus[hartid];
#else
return &_kernel.cpus[0];
#endif
}
他のアーキテクチャを見る限りarch_inlines.hに定義するのが良さそうですが、RISC-V向けには存在しません。新たに追加しましょう。ヘッダファイルを追加したら、親玉のarch_inlines.hに #includeを追加します。
// zephyr/include/arch/arch_inlines.h
...
#if defined(CONFIG_X86) || defined(CONFIG_X86_64)
#include <arch/x86/arch_inlines.h>
#elif defined(CONFIG_ARC)
#include <arch/arc/arch_inlines.h>
#elif defined(CONFIG_XTENSA)
#include <arch/xtensa/arch_inlines.h>
#elif defined(CONFIG_RISCV) //★この2行を追加する
#include <arch/riscv/arch_inlines.h> //★
#endif
このヘッダは明示的に #includeしなくても常にインクルードされます。
メインCPU以外のCPU(2つ目以降のCPU)を起動するための関数です。SMPモードの他、非SMPモード(※)でも使います。今はCPU 1つで動かすので、とりあえず空関数を定義します。
関数はどこに定義しても動きますが、他アーキテクチャの実装を見るとSMP関連の関数は1つのCソースファイルにまとめた方が良さそうなので、新たにcpu_smp.cを作成します。
// zephyr/arch/riscv/core/CMakeLists.txt
zephyr_library_sources(
cpu_idle.c
cpu_smp.c ★足す★
fatal.c
irq_manage.c
isr.S
prep_c.c
reset.S
swap.S
thread.c
)
// zephyr/arch/riscv/core/cpu_smp.c
void arch_start_cpu(int cpu_num, k_thread_stack_t *stack, int sz,
arch_cpustart_t fn, void *arg)
{
}
ZephyrというかCMakeのルールですけども、新たにソースコードを追加した場合、CMakeLists.txtにファイル名を追加しコンパイル対象に指定する必要があります。特定のCONFIG_* が定義されたときだけコンパイルすることも可能ですが、今回は不要です。
(※)Zephyrのマルチプロセッサモードには、SMPモードと非SMPモードがあります。SMPモードは、互いのプロセッサ間でIPI(Inter-Processor Interrupt)を用いて制御します。非SMPモードでは、互いのプロセッサのことは何も考慮せず動作します。
これはSMP用のタイマーの初期化関数です。タイマーのハードウェア構成はアーキテクチャによって様々で、一様に「こう実装すべき」という指針はありません。今はCPU 1つで動かすので、とりあえず空関数を定義します。
// zephyr/drivers/timer/riscv_machine_timer.c
...
void smp_timer_init(void)
{
}
今回はRISC-VのPrivilege modeのタイマーが実装対象です。タイマードライバはriscv_machine_timer.cになります。
長くなってきたので、続きは次回。
目次: Zephyr
前回はRISC-Vの2つあるコンテキストスイッチのうち、明示的なコンテキストスイッチを実装しました。今回はもう一方のプリエンプションを実装します。
従来と新形式のコンテキストスイッチで大きく異なるのは、下記の要素です。
明示的コンテキストスイッチ | 従来 | 新形式 |
---|---|---|
割り込まれた処理の返り値 | 設定必要(thread->arch.swap_return_value) | 設定不要(do_swap() がやってくれる) |
切り替え元スレッド | _kernel.cpu[0].current | a1レジスタ(引数old_thread->switch_handle) |
切り替え先スレッド | _kernel.ready_q.cache | a0レジスタ(引数new_thread->switch_handle) |
プリエンプション | 従来 | 新形式 |
---|---|---|
割り込まれた処理の返り値 | 設定必要(thread->arch.swap_return_value) | 設定不要(do_swap() がやってくれる) |
切り替え元スレッド | _kernel.cpu[0].current | _kernel.cpu[n].current(※) |
切り替え先スレッド | _kernel.ready_q.cache | z_get_next_switch_handle() の返り値 |
(※)初めは切り替え元スレッドですが、z_get_next_switch_handle() を呼ぶと、切り替え先のスレッドに変わります。
明示的プリエンプションと共通の部分のため、改めて直す必要はないです。
かなり処理が変わるため、#ifdefだとごちゃごちゃしてしまいます。スレッド取得の専用マクロを作ります。
// zephyr/arch/riscv/core/isr.S
/*
* xcpu: pointer of _kernel.cpus[n]
* xold: (result) old thread
* xnew: (result) next thread to schedule
*
* after this function a0 is broken
*/
.macro z_riscv_get_next_switch_handle xcpu, xold, xnew
#ifdef CONFIG_USE_SWITCH
addi sp, sp, -RV_REGSIZE*2 //★新たな処理★
RV_OP_STOREREG ra, RV_REGSIZE(sp)
addi a0, sp, 0 //★スタックの先頭へのポインタを第一引数old_threadとする★
jal ra, z_arch_get_next_switch_handle //★(2) この関数内で _currentがnew_threadに設定される★
addi xnew, a0, 0 //★a0が返り値、切り替え先のスレッドが入っている★
RV_OP_LOADREG xold, 0(sp) //★スタック先頭に切り替え元のスレッドが入っている★
RV_OP_LOADREG ra, RV_REGSIZE(sp)
addi sp, sp, RV_REGSIZE*2
#else
/* Get pointer to _kernel.current */ //★従来処理★
RV_OP_LOADREG xold, _kernel_offset_to_current(xcpu) //★切り替え元スレッド★
RV_OP_LOADREG xnew, _kernel_offset_to_ready_q_cache(xcpu) //★切り替え先スレッド★
#endif
.endm
// zephyr/arch/riscv/core/thread.c
#ifdef CONFIG_USE_SWITCH
void *z_arch_get_next_switch_handle(struct k_thread **old_thread)
{
*old_thread = _current; //★スタックの先頭に現在のスレッド(= 切り替え元のスレッド)を保存★
return z_get_next_switch_handle(*old_thread);
}
#endif
わざわざスタックのポインタを経由して書き込むなんてややこしいことをせず、RV_OP_LOADREG xold, _kernel_offset_to_current(xcpu) で良いのでは?と思うかもしれませんが、z_arch_get_next_switch_handle() の呼び出しでどのレジスタが壊れるかわかりませんから、結局 xoldをスタックに退避する必要があります。
明示的コンテキストスイッチと処理を共有しているため、ちょっとわかりにくいですが、プリエンプションの中心となる処理はこの辺りです。
// zephyr/arch/riscv/core/isr.S
#ifdef CONFIG_PREEMPT_ENABLED
- /*
- * Check if we need to perform a reschedule
- */
-
- /* Get pointer to _kernel.current */
- RV_OP_LOADREG t2, _kernel_offset_to_current(t1)
-
/*
* Check if next thread to schedule is current thread.
* If yes do not perform a reschedule
*/
- RV_OP_LOADREG t3, _kernel_offset_to_ready_q_cache(t1)
+ z_riscv_get_next_switch_handle t1, t2, t3
beq t3, t2, no_reschedule
+
+#ifdef CONFIG_USE_SWITCH
+ /* Set old thread to t1 */
+ addi t1, t2, 0 //★(1) t1レジスタにold_threadを設定する★
+#endif
+
前回決めたとおり、合流地点(reschedule)に辿り着く前に切り替え元(old_thread)、切り替え先スレッド(new_thread)を取得し _currentにnew_threadを設定し, t1レジスタにold_threadを設定します。
処理 (1) でnew_threadを _currentに設定していて、処理 (2) でold_threadをt1レジスタに設定してから、rescheduleに到達します。プリエンプション処理のすぐ後にrescheduleラベルがあるので、ジャンプは不要です。
とても長くなってしまいましたが、新しい形式のコンテキストスイッチを実装できました。苦労の割に動作の見た目は何も変わりませんが、本命のSMP対応に活用するためなので我慢です。
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