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ARM Linux 大小核切换

时间:11-09 来源:互联网 点击:
8核CPU或者是更多核的处理器,这些CPU有可能不完全对称。有的是4个A15和4个A7,或者是4个A57和4个A53,甚至像海思麒麟935处理器(4核A53 2.2 GHz + 4核A53 1.5 GHz),这8个核的频率可能不一样,则使用过程中需要大小核切换(频率高的是大核,频率低的是小核)。本文以ARM cortex-A7为例,分析大小核切换的代码,着重于分析实现切换的代码,对于为什么要这样切换、以及什么时候切换,不做过多探讨。

主要代码分布:

arch/arm/common/bL_switcher.c

arch/arm/include/asm/bL_switcher.h

drivers/cpufreq/Arm_big_little.c

编译后形成的两个驱动模块:

__initcall_bL_switcher_init6

__initcall_bL_cpufreq_register7

执行流程图如下所示。

上图的左边是bL_switcher_init执行流程。

右边是切换线程bL_switcher_thread执行流程,这个线程是核心代码。代码的上半部分是一个CPU在运行,然后这个CPU完成下电后。下半部分蓝色所示,是起来的那个CPU在运行,这样就完成了大小核的切换操作。

1 bL_switcher_init

bL_switcher_init执行流程如下:

如果最大CPU组数(簇)不为2,则报错,然后返回

bL_running_cluster赋值1,默认设为是第一簇在运行

no_bL_switcher初值为FALSE

bL_switcher_enable

bL_switcher_halve_cpus 关闭不必要的CPU

为每个online的CPU创建切换线程bL_switcher_thread

bL_switcher_active赋值1

bL_switcher_sysfs_init 创建sys/kernel/bL_switcher

bL_switcher_restore_unpaired_cpus 恢复不成对的CPU,给它们上电

创建完sys/kernel/bL_switcher,则可以通过下面的命令,手动查看/设置能否切换、查看/设置切换那个簇的CPU。

cat /sys/kernel/bL_switcher/active

echo 0/1 > /sys/kernel/ bL_switcher/active

cat /sys/kernel/bL_switcher/do_switch

echo0/1> /sys/kernel/ bL_switcher/ do_switch

2 切换请求bL_switch_request

这是个内联函数,需要两个参数,第一个是CPU的ID,第二个是簇号,内核调到的有三处。

一是在Arm_big_little.c:bL_cpufreq_set_rate:需要不同的簇切换时;

二、三是在执行echo 0/1 > /sys/kernel/ bL_switcher/ do_switch ,调用到bL_do_switch_store函数,这里面判断是否需要切换

这个内联函数,直接执行bL_switch_request_cb,参数是前面的2个,再加上两个NULL。

bL_switch_request_cb:

判断第一个参数CPU的ID是否超出范围;

获取当前CPU的线程函数指针

赋值wanted_cluster

唤醒当前线程函数的工作队列

3 切换线程bL_switcher_thread

bL_switcher_thread执行流程:

等待事件。满足事件的两个可能条件:

一是上面的bL_switch_request_cb函数,唤醒线程,且切换到的CPU簇数不为-1;

二是bL_switcher_disable函数调用kthread_stop,唤醒线程

bL_switch_to

找到成对的CPU ID ,簇号

mcpm_cpu_power_up 给CPU上电,跳转到 mcpm_entry_point

gic_send_sgi 给其发送0号软中断

wait_for_completion_timeout(&inbound_alive 等待它给我发送软中断 IPI_COMPLETION

关闭IRQ、FIQ

迁移中断到对应的CPU上

关闭时钟Tick

cpu_pm_enter gic_cpu_save 保存中断设置

cpu_suspend这个跟睡眠的流程很相似

bL_switchpoint

call_with_stack arch/arm/lib/call_with_stack.S 若失败了,是可以返回的

bL_do_switch

让刚起来的CPU跳转到cpu_resume,给其发送sev

若handshake变量为0,则进入wfe

等待不为0后,mcpm_cpu_power_down对自身断电

call_with_stack:携带的三个参数,第一个是函数,第二个是函数调用时用到的参数,第三个是栈地址

将SP、LR依次放入栈的顶部

SP赋值让开两个寄存器后的地址

R0赋给R2

R1赋给R0

LR赋值下面的标号1处

R2赋给PC,即跳转到R2

若失败了,则跳转到LR处,就是标号1处

弹出LR

弹出SP

LR赋给PC,跳转到了bL_switchpoint,调用call_with_stack函数的地方。

此处设置真是巧妙,不同簇对应的CPU ID都是0,则刚起来的CPU正好能通过下面的步骤

mcpm_entry_point-> cpu_resume-> cpu_do_resume=cpu_v7_do_resume -> cpu_resume_mmu -> 再次跳转到上面调用__cpu_suspend处继续运行了。

即要下电的CPU刚保存后堆栈,又被刚上电的CPU恢复了。

接下来就是上电的CPU再运行了。

cpu_pm_exit gic_cpu_restore 恢复中断设置

时钟接着运行 Tick,两个CPU用到的节拍Timer是同一个。

开启IRQ、FIQ

*handshake_ptr = 1;

dsb_sev 给那个CPU发送事件

这样就完成了CPU的切换,这个函数的前一半是一个CPU在执行,后一半变成了另一个CPU在执行。

4 bL_cpufreq_register

获取bL_switcher_active的值,将这个值

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