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常将有日思无日，莫把无时当有时-
交叉编译工具链命名详解（转）
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QNX Hypervisor中的一些概念
参考：
一些术语：
- device
实际的硬件。相比较于vdev来说。
- guest
包括guest OS及运行于上的应用。
一个qvm process instance 负责一个guest
guest运行于qvm之上。
- host
大多数场合，host指的是hypervisor或其他运行于hypervisor上的东西。
- hypervisor 简单来说，指的是QHS / QNX Hypervisor.
QHS - “QNX Hypervisor for Safety”.
QNX Hypervisor - QNX Hypervisor for Safety 2.0 Safety.
- qvm
qvm (or qvm process)是hypervisor的一个process。
由hypervisor启动qvm process instances; 每个qvm process instance 代表一个虚拟机(VM)，guest运行于上。
A qvm process就会运行于hypervisor host domain允许的level上，而且这个level比guest host的level低。
- vdev
hypervisor上虚拟出来的任何device. 例如：中断控制（虚拟出来的），或以太网控制器(para-virtualized)。
- VM
就是一个qvm process instance，guest运行于其上，VM是guest的host。
文件后缀
.build
QNX hypervisor host domain或QNX guest的buildfile。
.img
bootable image文件。可能是一个hypervisor host domain, 一个guest, 或 一个host domain及一个或多个guests。
.qvmconf
VM配置文件; 由VM的qvm process instance解析。
下图是QNX hypervisor架构和配置（以访问virtual、physical的device）：
两类设备（Device）
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Virtual device 对于这类设备，Guest访问（被分配的）虚拟地址设备(virtual 或 para-virtual)。 qvm process instance请求适当的特权级别更改，并将执行请求传递给所请求的设备。
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Pass-through device 对于这类设备，Guest可以直接访问实际的物理设备。 qvm process instance什么都不做。
guest interrupt入口（entry）需要在VM configuration（.qvmconf文件）中声明，例如下所示：
例1：vdev pl011 loc 0x1c090000 intr gic:37
例2：pass loc 0xe6055400,0x050,rwn intr gic:42 # GPIO6
其中，entry格式描述如下：
- 有名字
- 有中断号
- x86平台，自动分配，只标上“apic”就可以了。
例1（x86平台）： vdev ioapic loc 0xf8000000 intr apic name myioapic
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ARM平台，自动分配，也可以指明中断号，标上“gic”。
例2（ARM平台）： vdev pl011 loc 0x1c090000 intr gic:37
.qvmconf文件中，中断号需要是惟一的（也可以不指定，系统会自动分配）：intr gic:xxx （xxx是唯一的，不能重复）
VM vs Guest OS
打个比方：
就像VirtualBox里面建立虚拟机一样。
Guest OS是运行于硬件上的软件，这里，VM就相当于该“硬件”。
虽然VM仍然是运行于hypervisor host上的一个qvm process instance，是软件。
VM assembly and configuration
qvm process instance做以下动作:
- 读、剖析、验证*.qvmconf文件
- 建立一个转换表（stage tables）(ARM: Stage 2 page tables, x86: Extended Page Tables (EPT)).
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创建 (assembles) 并配置VM:
分配RAM (r/w)及ROM (r only)给guests
为每个虚拟CPU开启一个thread
启动passthrough设备
定义并配置虚拟设备vdevs
guest中断 <-> 实际的中断
详细描述参考这里。
过多的中断会显著降低guest的性能。
在使用hypervisor的系统中，虽然guest可以配置中断控制器硬件，但是，还是由hypervisor来管理硬件以完成guest的需求。所以说，当硬件device产生中断给guest时，hypervisor总是要介入的，这意味着需要至少有一次打断guest的执行，来允许hypervisor查看中断并决定怎么处理这个中断。
即使设备中断被配置成pass-through中断，hypervisor还是会管理中断控制器硬件。hypervisor必须屏蔽中断，把它传递给guest（通过更新vCPU线程thread），最后，再打开中断（物理EOI）。
hypervisor介入中断传递给guest的过程（即使是pass-through中断），好处：
*（从系统角度看）可以防止发生中断风暴（interrupt storm）
- 允许（guest失效时）正确的清除挂起的中断
在虚拟系统中，如果硬件不提供特殊支持的话，hypervisor接管所有的事情。hypervisor捕获中断，并更新相应的vCPU thread结构体（中断相关信息）。这是纯软件的方法。然后，hypervisor会请求至少一个guest退出并引入最大的开销（？）。
许多ARM及x86平台提供了虚拟化支持，以减少中断的传递过程。
如何利用硬件的这些辅助特性呢？注意以下几点：
- 硬件Features
- BSP支持features（包含、使能、配置必要的模块及features）
- VM配置（包含、配置必要的features）
- guest配置（包含、配置必要的features）
ARM
针对ARM平台，hypervisor提供了2种技术用于减少guest的退出然后去处理中断。
- Interrupt enable
如果硬件允许，hypervisor可以设置guest的IRQ请求bit，即便guest disabled中断。设置该bit不会导致guest 退出。
- GIC hardware assist
许多ARM平台（with GICv2）及很多最近较新的GIC硬件会提供硬件辅助功能，用于中断的处理。
当发生中断时，这些GIC 硬件辅助不会消除guest exit，但是，在guest中断（interrupt delivery）传输（pass-through，vdev）上，会帮着guest操作虚拟GIC 状态。
x86（略）
LAPIC 硬件辅助（略）
（ARM GIC）Virtual Interrupt Handling
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DDR/LPDDR4概念解释-package、die、channel
参考:
1 Architectural Options for LPDDR4 Implementation in YourNext Chip Design
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Linux设备驱动开发 学习笔记（10）—— 调试
基于宋宝华《Linux设备驱动开发详解-基于最新的Linux4.0内核》。
GDB
GDB是GNU开源组织发布的一个强大的UNIX下的程序调试工具，主要帮着工程师完成下面4个方面的功能（其图形化工具是DDDhttp://www.gnu.org/software/ddd/）：
- 启动程序（驱动或用户空间的应用程序）
- 让程序在指定断点处停住
- 当程序停止住时，检查变量等信息
- 动态的改变程序的执行环境，如更改变量或memory的内容
准备：
- 编译输出.o文件（包含调试信息的二进制文件）
- 执行gdb xxx（.o），进入调试状态
- （然后，就可以使用以下GDB命令了，详细命令参考http://sourceware.org/gdb/current/onlinedocs/gdb/ ）
GDB命令 缩写 描述 备注 list <linenum> l 显示源程序 <linenum> - 显示第linenum行周围的源程序
<function> - 显示function函数周围的源程序run r 运行程序 break b 设置断点 <linenum> - 断在指定行号
<function> - 断在指定函数next n 单步运行 相当于step over step s 单步运行 相当于step in continue c 运行到结束或下一个断点 print p 查看运行数据 print <expr> watch w 观察运行数据 watch <expr> examine x 查看内存地址中的值 x/<n/f/u> set 修改内存 set *(unsigned char *)p=’h’ jump j 跳转 jump <address> help h GDB帮助 quit q 退出GDB 内核调试
内核调试方法：
- 目标机“插桩”，如打上KGDB补丁，这样主机上的GDB就可以与目标机上的KGDB通过串口或网口通讯
- 使用仿真器
- 目标板上通过printk()、Oops、strace等软件方法进行”观察“调试。
printk
目前，应用最广泛的方法是printk()。
printk()定义了8个消息级别（级别越低（数值越大），消息越不重要）。
可以通过/proc/sys/kernel/printk调节printk()的输出等级。
可以通过dmesg命令查看内核打印缓冲区，也可以使用cat /proc/kmsg命令来显示内核信息。
Oops
Oops：Linux内核发生不正确的行为，并产生一份错误日志。（oops其实是表示惊讶或后悔，翻译过来可以译成哎哟，带有自我吃惊的意思，有时候也有抱歉的含义，但是这个词语不能代替真正的抱歉）
性能分析与调优工具
在性能优化中的常用手段：
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Linux设备驱动开发 学习笔记（9）——芯片级移植
基于宋宝华《Linux设备驱动开发详解-基于最新的Linux4.0内核》。
为了让Linux在一个全新的SoC上运行，需要提供大量的底层支撑：
- 定时器节拍
- 中断控制器
- SMP启动
- CPU热插拔
- GPIO
- 时钟
- pinctrl
- DMA
定时器节拍
当前Linux多采用无节拍(根据系统的运行情况，以事件驱动的方式动态决定下一个节拍在何时产生)方案，并支持高精度定时器，内核的配置一般会使能NO_HZ和HIGH_RES_TIMERS。
实现：clock_event_device、clocksource。
... static struct irqaction xxx_timer_irq = { .name = "xxx_tick", .flags = IRQF_TIMER, .irq = 0, .handler = xxx_timer_interrupt, .dev_id = &xxx_clockevent, }对于多核处理器来说，一般的做法是给每个核分配一个独立的定时器，各个核根据自身的运行情况动态的设置自己时钟中断发生的时刻。
处理器间通讯，通过IPI（Internal Processor Interrupt）广播到其他核。在R-Car SoC，是通过MFIS（Multifunctional Interface）实现。
中断控制器
芯片供应商需要提供以下API的底层支持：
request_irq() enable_irq() /* 与具体中断控制器有关 */ disable_irq() /* 与具体中断控制器有关 */ local_irq_enable() /* 与具体中断控制器无关 */ local_irq_disable() /* 与具体中断控制器无关 */指令：
CPSID/CPSIE—— >= Arm v6
MRS/MSR—— < Arm v6
在内核中，通过irq_chip结构体来描述中断控制器。
struct irq_chip{ ... void (*irq_ack)(struct irq_data *data); /* 清中断 */ void (*irq_mask)(struct irq_data *data); /* mask */ ... void (*irq_unmask)(struct irq_data *data); /* unmask */ ... int (*irq_set_type)(struct irq_data *data, unsigned int flow_type); /* 设置触发方式 */ }对于有多个中断控制器的，其之间可能是级联的。
drivers/pinctrl/sirf/pinctrl-sirf.c中，显示了如何实现级联：
static int sirfsoc_gpio_probe(struct device_node *np) { ... gpiochip_set_chained_irqchip(&sgpio->chip.gc, &sirfsoc_irq_chip, bank->parent_irq, /* 上一级中断号 */ sirfsoc_gpio_handle_irq); /* 上一级中断服务程序 */ ... } ... static void sirfsoc_gpio_handle_irq(unsigned int irq, struct irq_desc *desc) { ... if((status & 0x01) && (ctrl & SIRFSOC_GPIO_CTL_INTR_EN_MASK)) { generic_handle_irq(irq_find_mapping(gc->irqdomain, idx+bank->id * SIRFSOC_GPIO_BANK_SIZE)); } ... }以上，假设，中断服务程序为deva_isr()。
如果GPIO0_5中断发生的时候，内核的调用顺序是：
sirfsoc_gpio_handle_irq() -> generic_handle_irq() -> deva_isr().SMP
每个CPU都有一个自身的ID。
一般在上电时，ID不是0的CPU将自身置于WFI或WFE状态，并等待CPU0给其发CPU核间中断或事件（一般通过SEV指令）以唤醒它。
#echo 0 > /sys/devices/system/cpu/cpu1/online #卸载CPU1，并将CPU1上的任务全部迁移到其他CPU中 #echo 1 > /sys/devices/system/cpu/cpu1/online #再次启动CPU1。之后，CPU1会主动参与系统中各个CPU之间要运行任务的负载均衡工作CPU0唤醒其他CPU的动作在内核中被封装为一个smp_operations的结构体。
struct smp_operations{ ... void (*smp_init_cpus)(void); void (*smp_prepare_cpus)(void); void (*smp_secondary_init)(void); void (*smp_boot_secondary)(void); ... }
GPIO
在dirvers/gpio下实现了通用的基于gpiolib的GPIO驱动，其中定义了一个通用的用于描述底层GPIO控制器的gpio_chip结构体。
struct gpio_chip{ ... int (*request)(..); int (*free)(..); int (*direction_input)(..); int (*direction_output)(..); void (*set)(...); ... }时钟
clk结构体：
struct clk_init_data{ const char *name; const struct clk_ops *ops; const char **parent_name; u8 num_parenets; unsigned long flags; } struct clk_ops{ int (*prepare)(...); ... int (*enable)(...); int (*disable)(...); ... int (*set_rate)(...); ... } struct clk_hw{ struc clk *clk; const struct clk_init_data *init; } struct clk{ const char *name; const struc clk_ops *ops; struct clk_hw *hw; ... }pinctrl
配置一个或一组引脚的功能和特性
- 枚举并命名pin控制器可控制的所有引脚
- 提供引脚复用的能力
- 提供配置引脚的能力，如驱动能力、上拉下拉、开漏等
DMA
dmaengine是一套通用的DMA驱动框架，为具体使用DMA通道的设备驱动提供一套通用的API，而且也定义了用具体的DMA 控制器实现这一套API的方法。
使用DMA引擎的过程可分为几步：
... desc = dmaengine_prep_dma_cyclic(...); /* 初始化描述符 */ ... prtd->cookie = dmaengine_submit(desc); /* 将该描述符插入dmaengine驱动的传输队列 */ ... dma_async_issue_pending(prtd_dma_chan); /* DMA传输开始 */
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Linux设备驱动开发 学习笔记（8）——中断与时钟
基于宋宝华《Linux设备驱动开发详解-基于最新的Linux4.0内核》。
Linux在中断处理中引入了顶半部与底半部分分离的机制
- 顶半部（Top Half）——处理紧急的硬件操作
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底半部（Bottom Half）——处理不紧急的耗时操作。
底半部的机制主要有：tasklet、工作队列、软中断、线程化irq
如果中断要处理的工作很少，完全可以在顶半部全部完成。
3种类型的中断：
- SGI(Software General Interrupt)——用于多核的核间通讯
- PPI(Private Peripheral Interrupt)——某个CPU私有外设的中断
- SPI(Shared Peripheral Interrupt)——共享外设的中断。这类中断可以路由到任何一个CPU。
Linux内核周期性任务实现：
- 定时器——支持tickless和NO_HZ模式，也包含对hrtimer的支持（到微秒级别精度）定时器：
- 快捷机制——利用工作队列和定时器实现
Linux内核延时：
- 短延时——纳秒、微秒、毫秒
- 长延时——比较jiffies
- 睡着延时——在等待的时间到来之前，进程处于睡眠状态，CPU资源被其他进程使用。推荐使用这种延时。
相关中断函数解释：
request_irq() /* 申请中断 */ dev_request_irq() /* 申请中断，申请的是内核managed的资源 */ free_irq() /* 释放中断 */ disable_irq_nosync() /* 立即返回 */ disable_irq() /* 等待目前的处理完成再返回 */一些目录：
- /proc/interrupts——可以获得系统中中断的统计信息，并能攻击出每个中断号上的中断在每个CPU上发生的次数