디버깅을 통해 배우는 리눅스 커널의 구조와 원리 1, 도서 공부하기 31 - ksoftirqd 스레드에 대해서

 

 

 

안녕하세요.

 

Soft IRQ를 알아가면서 필요한 ksoftirqd에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

 

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1. ksoftirqd 스레드에 대해서

 

  percpu 타입의 프로세스이며 ksoftirqd 스레드는 CPU 코어의 개수만큼 생성돼서 정해진 CPU 내에서만 실행됩니다.

  ksoftirqd 프로세스는 커널 스레드로 Soft IRQ 서비스를 레벨에서 처리하는 역할입니다.

 

 라즈베리 파이에서 ksoftirqd를 확인할 수 있습니다.

 

pi# ps axl | grep ksoftirq

  

코어가 4개인 시스템인 것을 알 수 있으며 ksoftirqd/[CPU 번호] 같은 규칙으로 이름을 생성됩니다.

 

 

 

 ksoftirqd 스레드는 swawn_ksoftirqd()함수 내 smpboot_register_percpu_thread() 함수를 호출할 때 ksoftirqd 스레드를 생성합니다.

 

 736번 줄에서 smpboot_register_percpu_thread() 함수를 호출할 때 ksoftirqd 스레드를 생성합니다.

 ksoftirqd 스레드가 실행되면 run_ksoftirqd() 함수가 실행된다는 것은 이전 내용에 확인했습니다.

  

linux# vim kernel/softirq.c

 

 

 

 

 참고로 ksoftirqd 같은 percpu 타입의 스레드는 smp 핫플러그 스레드로 등록해서 실행됩니다. 커널에서 시스템 부하가 줄어들었을 때는 여러 개의 CPU가 동작할 필요가 없습니다.

  smboot를 관리하는 함수는 smboot_thread_fn()인데, 이 부분은 책 부분의 내용을 넘어간다고 하여 책 저자의 블로그를 참조하라고 나와 있습니다.

 

 

 

책에 있는 링크는 접속이 되지 않고, 다른 링크가 있어 참고 삼아 남겨 놓습니다.

https://austindhkim.tistory.com/200

 

 

2. run_ksoftirqd() 함수 확인

 

 ksoftirqd 프로세스가 실행될 때 호출 되는 핸들러 함수입니다.

 650번 줄에서 local_softirq_pending() 함수를 호출해서  Soft IRQ 서비스를 호출 점검하고 요청이 있으면 __do_softirq() 함수를 호출해서 Soft IRQ 서비스 핸들러를 실행합니다.

 

 

  

 ksoftirqd 스레드를 제어하는 ksoftirqd_should_run() 함수도 보면, local_softirq_pending() 함수를 호출해서 Soft IRQ 서비스 요청이 있으면 true, 없으면 false를 반환합니다.

 

 

  

3. Soft IRQ 컨텍스트에 대해

 

 Soft IRQ 컨텍스트는 Soft IRQ와 컨텍스트의 합성어입니다. 컨텍스트는 레지스터 세트로 실행 그 자체라고 인터럽트 관련 글에서 보았습니다.

 

 결국, 리눅스 커널에서는 Soft IRQ 서비스를 실행 중인 상태를 Soft IRQ 컨텍스트라고 정의할 수 있습니다.

 

1) Soft IRQ 컨텍스트의 시작점 확인

 

 Soft IRQ 컨텍스트는 __do_softirq() 함수에서 Soft IRQ 서비스 핸들러를 실행하기 전에 활성화된다고 볼 수 있습니다. 어느 코드에서 Soft IRQ 컨텍스트를 활성화하는지 알아봅니다.

 

__do_softirq() 함수의 코드를 Soft IRQ 관점에서 보면 아래와 같은 흐름을 볼 수 있습니다.

 

 269번 줄은 Soft IRQ 컨텍스트 활성화

 292번 줄은 Soft IRQ 서비스 핸들러 실행

 318번 줄은 Soft IRQ 컨텍스트 비활성화

 

그렇기 때문에 Soft IRQ 컨텍스트 활성화되는 시점이라고 한다면, __do_softirq() 함수에서 Soft IRQ 서비스를 실행하기 전이라고 할 수 있습니다.

 

 

 

2) Soft IRQ 컨텍스트는 언제 시작하는 확인

 

 위에서 본 코드에서 활성화하고 비활성화하는 코드를 확인했습니다. 그중에 SOFTIRQ_OFFSET를 확인해 볼 필요가 있습니다.

 

 SOFTIRQ_OFFSET은 (1UL << SOFTIRQ_SHIFT)로 되어 있습니다.

 매크로를 조금 따라가 가보면, SOFTIRQ_SHIFT 플래그는 8이 되므로 1 << 8 연산결과인 0x100(256)이 됩니다.

 

linux# vim include/linux/preempt.h

 

 

 

 다시 돌아와서 softirq.c 파일을 보면,

 

 Soft IRQ 컨텍스트의 시작은 __local_bh_disable_ip() 함수에서 설정합니다.

 

 124번 줄을 보면 __preempt_count_add() 함수 인자로 cnt를 그래도 전달하는데, cnt는 SOFTIRQ_OFFSET 플래그입니다.

 

 

 

 __preempt_count_add() 함수를 보면 *preempt_count_ptr() 함수의 매개변수인 val을 더하는 연산을 수행합니다.

 

linux# vim include/asm-generic/preempt.h

 

 

 

 *preempt_count_ptr()를 따라가 보면, current_thread_info() 함수를 통해 프로세스의 스택 최상단 주소에 있는 thread_info 구조체의 preempt_count 필드에 접근한다는 것을 알 수 있습니다.

 thread_info 관련 내용을 하면서 보았던 내용이라 낯설지는 않을 겁니다.

 

 

 

Soft IRQ 컨텍스트를 비활성화할 때는 __local_bh_enable() 함수를 호출합니다.  

 

 

 

 여기서는 __preempt_count_sub() 함수를 호출해서 preempt_count 필드의 값을 val만큼 뺍니다. 함수를 호출할 때 SOFTIRQ_OFFSET 플래그를 전달할 때 0x100을 thread_info의 preempt_count 필드에 추가했던 것을 빼는 연산을 수행합니다.

 

 

 

 Soft IRQ 컨텍스트 관점에서 보면 preempt_count 필드에 SOFTIRQ_OFFSET 플래그인 0x100을 포함하고 있으면 현재 프로세스는 Soft IRQ 컨텍스트라고 해석할 수 있습니다.

 

 

 in_interrupt() 함수처럼 in_softirq() 함수를 통해 현재 실행 중인 코드가 Soft IRQ 컨텍스트인지 판단할 수 있습니다. 함수 구현은 아래와 같습니다.

 

linux# vim include/linux/preempt.h

 

 

 

 

 

감사합니다.

 

 

<참고 자료>

1. [도서] 디버깅을 통해 배우는 리눅스 커널의 구조와 원리 p490~502, wikibook