Commit 2ece3e00 authored by SeongJae Park's avatar SeongJae Park Committed by Jonathan Corbet

docs/memory-barriers.txt/kokr: Rewrite "KERNEL I/O BARRIER EFFECTS" section

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  4614bbde ("docs/memory-barriers.txt: Rewrite "KERNEL I/O BARRIER EFFECTS" section")
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......@@ -2560,68 +2560,91 @@ mmiowb() 가 명시적으로 사용될 필요가 있습니다.
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
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