Show page

Differences

This shows you the differences between two versions of the page.

--- so2:laboratoare:lab06:exercitii [2016/03/30 13:04]
razvan.deaconescu [5. [1.5p] Workqueues]
+++ so2:laboratoare:lab06:exercitii [2018/03/28 09:17] (current)
ionel.ghita [4. [1.5p] Operații blocante]
@@ Line 1: / Line 1: @@
 ====== Laborator 6: Exerciții ======
-Pentru desfășurarea laboratorului pornim de la [[http://elf.cs.pub.ro/so2/res/laboratoare/lab06-tasks.zip|arhiva de sarcini a laboratorului]]. Descărcăm și decomprimăm arhiva în directorul ''so2/'' din directorul home al utilizatorului ''student'' de pe sistemul de bază (stația ''asgard''):<code bash>
+===== Pregătirea laboratorului =====
-student@asgard:~$ cd so2/
-student@asgard:~/so2$ wget http://elf.cs.pub.ro/so2/res/laboratoare/lab06-tasks.zip
+Pentru rezolvarea laboratorului, vom lucra în același director din care pornim mașina virtuală (''~/so2/linux/tools/labs'').
-student@asgard:~/so2$ unzip lab06-tasks.zip
-student@asgard:~/so2$ tree lab06-tasks
+Pașii de rezolvare sunt următorii:
+  * pregătirea scheletului de laborator
+  * compilarea modulelor de Kernel
+  * copierea modulelor pe mașina virtuală
+  * pornirea mașinii virtuale și testarea modulelor
+==== Pregătirea scheletului de laborator ====
+Scheletul de laborator este generat din sursele din directorul ''tools/labs/templates''. Putem genera scheletele pentru toate laboratoarele folosind următoarea comanda:
+<code bash>
+tools/labs $ make skels
 </code>
-În cadrul directorului ''lab06-tasks/'' se găsesc resursele necesare pentru dezvoltarea exercițiilor de mai jos: fișiere schelet de cod sursă, fișiere Makefile și Kbuild, scripturi și programe de test.
-Vom dezvolta exercițiile pe sistemul de bază (stația ''asgard'') și apoi le vom testa pe [[:so2:resurse:masini-virtuale|mașina virtuală QEMU]]. După editarea și compilarea unui modul de kernel îl vom copia în directorul dedicat pentru mașina virtuală QEMU folosind o comandă de forma<code bash>
+Pentru a genera scheletul pentru un singur laborator, vom folosi variabila de mediu ''LABS'':
-student@asgard:~/so2$ cp /path/to/module.ko ~/so2/qemu-vm/fsimg/root/modules/
-</code> unde ''/path/to/module.ko'' este calea către fișierul obiect aferent modulului de kernel. Apoi vom porni, din directorul ''~/so2/qemu-vm/'', mașina virtuală QEMU folosind comanda<code bash>
+<code bash>
-student@asgard:~/so2/qemu-vm$ make
+tools/labs $ make clean
+tools/labs $ LABS=<lab name> make skels
+</code>
+<note important>
+Numele laboratorului curent este ''deferred_work''.
+</note>
+Similar, putem genera și scheletul pentru un singur exercițiu, atribuind valoarea ''<lab_name>/<task_name>'' variabilei ''LABS''.
+<note>
+Scheletul este generat în directorul ''tools/labs/skels''.
+</note>
+==== Compilarea modulelor ====
+Comanda ''make build'' compilează toate modulele din directorul ''skels''.
+<code bash>
+student@eg106:~/so2/linux/tools/labs$ make build
+echo "# autogenerated, do not edit " > skels/Kbuild
+echo "ccflags-y += -Wno-unused-function -Wno-unused-label -Wno-unused-variable " >> skels/Kbuild
+for i in ./deferred_work/6-kthread ./deferred_work/1-2-timer ./deferred_work/3-4-5-deferred/kernel; do echo "obj-m += $i/" >> skels/Kbuild; done
+...
+</code>
+==== Copierea modulelor pe mașina virtuală ====
+Putem copia modulele generate pe mașina virtuală folosind target-ul ''copy'' al comenzii make, atunci când mașina virtuală este oprită.
+<code bash>
+student@eg106:~/so2/linux/tools/labs$ make copy
+student@eg106:~/so2/linux/tools/labs$ make boot
+</code>
+Alternativ, putem copia fișierele prin ''scp'', pentru e evita repornirea mașinii virtuale. Pentru detalii despre folosirea interacțiunea prin rețea cu mașina virtuală citiți [[https://ocw.cs.pub.ro/courses/so2/resurse/masini-virtuale#interactiunea_cu_masina_virtuala|Interacțiunea cu mașina virtuală]].
+==== Testarea modulelor ====
+Modulele generate sunt copiate pe mașina virtuală în directorul ''/home/root/skels/<lab_name>''.
+<code bash>
+root@qemux86:~/skels/deferred_work# ls
+-2-timer       3-4-5-deferred  6-kthread
+root@qemux86:~/skels/deferred_work# ls 1-2-timer/
+timer.ko
 </code>
-După pornirea mașinii virtuale QEMU vom putea folosi comenzi în fereastra QEMU pentru a încărca și descărca modulul de kernel:<code>
+După pornirea mașinii virtuale QEMU vom putea folosi comenzi în fereastra QEMU (sau în ''minicom'') pentru a încărca și descărca modulul de kernel:<code>
-# insmod modules/module-name.ko
+root@qemux86:~# insmod skels/<lab_name>/<task_name>/<module_name>.ko
-# rmmod module/module-name
+root@qemux86:~# rmmod skels/<lab_name>/<task_name>/<module_name>.ko
-</code> unde ''module-name'' este numele modulului de kernel.
+</code>
 <note>
 Pentru dezvoltarea laboratorului, este recomandat să folosim trei terminale sau, mai bine, trei tab-uri de terminal. Pentru a deschide un nou tab de terminal folosim combinația de taste ''Ctrl+Shift+t''. Cele trei tab-uri de terminal îndeplinesc următoarele roluri:
   - În primul tab de terminal dezvoltăm modulul de kernel: editare, compilare, copiere în directorul dedicat pentru mașina virtuală QEMU. Lucrăm în directorul aferent rezultat în urma decomprimării arhivei de sarcini a laboratorului.
-  - În al doilea tab de terminal pornim mașina virtuală QEMU și apoi testăm modulul de kernel: încărcare/descărcare modul, rulare teste. Lucrăm în directorul aferent mașinii virtuale: ''~/so2/qemu-vm/''.
+  - În al doilea tab de terminal pornim mașina virtuală QEMU și apoi testăm modulul de kernel: încărcare/descărcare modul, rulare teste. Lucrăm în directorul aferent mașinii virtuale: ''~/so2/qemu-so2/''.
-  - În al treilea tab de terminal pornim un server UDP care să primească [[:so2:laboratoare:lab02#netconsole|mesajele de netconsole]]. Nu contează în ce director ne aflăm. Folosim comanda<code bash>
+  - În al treilea tab de terminal pornim [[:so2:laboratoare:lab02#minicom|minicom]] sau un server UDP care să primească [[:so2:laboratoare:lab02#netconsole|mesajele de netconsole]]. Nu contează în ce director ne aflăm. Folosim comanda<code bash>
 student@asgard:~$ netcat -lup 6666
 </code>
@@ Line 41: / Line 96: @@
 ===== [10.5p] Exerciții =====
+<note important>
+Înainte de începerea rezolvării laboratorului, rulați comanda ''%%git pull --rebase%%'' in directorul ''~/so2/linux'', pentru a obține ultima versiune a scheletului de laborator.
+</note>
 ==== 1. [2p] Timer ====
@@ Line 46: / Line 105: @@
 Urmărim crearea unui modul simplu de kernel care să afișeze un mesaj la ''TIMER_TIMEOUT'' secunde de la încărcarea modulului în kernel.
-În directorul ''1-2-timer/'' din [[http://elf.cs.pub.ro/so2/res/laboratoare/lab06-tasks.zip|arhiva de sarcini]] a laboratorului este scheletul de cod ''timer.c'' de unde să porniți pentru implementare. Urmăriți secțiunile marcate cu ''TODO 1'' în scheletul de laborator.
+În directorul ''1-2-timer/'' este scheletul de cod ''timer.c'' de unde să porniți pentru implementare. Urmăriți secțiunile marcate cu ''TODO 1'' în scheletul de laborator.
 <note>
@@ Line 70: / Line 129: @@
 Ne propunem să afișăm informații despre procesul curent după **N** secunde de la primirea unei comezi de tipul ''ioctl'' apelată din user space. **N** este transmis ca paramentru prin ''ioctl''.
-Porniți de la fișierele din subdirectorul ''3-4-5-deferred/kernel/'' din [[http://elf.cs.pub.ro/so2/res/laboratoare/lab06-tasks.zip|arhiva de sarcini]] a laboratorului. Urmăriți secțiunile marcate cu ''TODO 1'' în scheletul de laborator.
+Porniți de la fișierele din subdirectorul ''3-4-5-deferred/kernel/''. Urmăriți secțiunile marcate cu ''TODO 1'' în scheletul de laborator.
 Va trebui să implementați următoarele operații ''ioctl''.
@@ Line 103: / Line 162: @@
 </note>
-Activați și dezactivați timer-ul prin apelul operațiilor ioctl din user-space. Utilizați programul ''3-4-5-deferred/user/test/'' din [[http://elf.cs.pub.ro/so2/res/laboratoare/lab06-tasks.zip|arhiva de sarcini]]. Rulați programul pentru a testa planificarea și dezactivarea unui timer. Programul primește ca parametri în linie de comandă operația de tip ioctl și parametrii acesteia (dacă e cazul).
+Activați și dezactivați timer-ul prin apelul operațiilor ioctl din user-space. Utilizați programul ''3-4-5-deferred/user/test/'' din scheletul laboratorului. Rulați programul pentru a testa planificarea și dezactivarea unui timer. Programul primește ca parametri în linie de comandă operația de tip ioctl și parametrii acesteia (dacă e cazul).
-<note tip>
-**Pe stațiile din sala de laborator EG106**, pentru a compila codul sursă de user space folosiți compilatorul ''gcc-5''. Pentru aceasta rulați comanda:<code>
-/usr/bin/gcc-5 -m32 -static -Wall -g -o test test.c
-</code>
 Executabilul rezultat (''test'') trebuie să îl copiați pe mașina virtuală QEMU la fel ca modulul de kernel și să îl rulați pe mașina virtuală pentru a valida implementarea corectă a ''ioctl''.
-</note>
 <note tip>
@@ Line 140: / Line 193: @@
 Observați că programul cauzează eroare pentru că se apelează o funcție blocantă în context atomic (handler-ul de timer rulează în context amânabil/întrerupere).
+<note tip>
+Pentru a obține un pointer la datele private ale modulului (structura ''my_device_data''), puteți folosi macro-ul [[https://elixir.bootlin.com/linux/v4.15/source/include/linux/timer.h#L143|from_timer]],
+ care este similar cu [[https://elixir.bootlin.com/linux/v4.15/source/tools/include/linux/kernel.h#L26|container_of]].
+<code c>
+static void timer_handler(struct timer_list *tl)
+{
+    struct my_device_data *data = from_timer(data, tl, timer);
+    ...
+}
+</code>
+</note>
 ==== 5. [1.5p] Workqueues ====
@@ Line 147: / Line 211: @@
 <note tip>
-Adăugați un câmp ''work'' de tipul ''struct work_struct'' în structura de dispozitiv. Inițializați acest câmp. Submiterea work-ului o veți face din rutina de tratare a timer-ului, după **N** secunde, folosind funcția [[http://lxr.free-electrons.com/source/include/linux/workqueue.h?v=3.13#L555|schedule_work]]. **Nu** folosiți funcția [[http://lxr.free-electrons.com/source/include/linux/workqueue.h?v=3.13#L571|schedule_delayed_work_on]].
+Adăugați un câmp ''work'' de tipul ''struct work_struct'' în structura de dispozitiv. Inițializați acest câmp. Submiterea work-ului după **N** secunde o veți face din rutina de tratare a timer-ului, folosind funcția [[https://elixir.bootlin.com/linux/v4.15/source/include/linux/workqueue.h#L533|schedule_work]]. Timer-ul va fi planificat să ruleze după **N** secunde, rutina de tratare a timer-ului va planifica work-ul și acesta va rula cât mai aproape de acel moment. **Nu** folosiți funcția [[https://elixir.bootlin.com/linux/v4.15/source/include/linux/workqueue.h#L578|schedule_delayed_work_on]].
-Folosiți **workqueue**-ul implicit (adică **nu** creați un workqueue, adică **nu** apelați [[http://lxr.free-electrons.com/source/include/linux/workqueue.h?v=3.13#L452|create_workqueue]]).
+Folosiți **workqueue**-ul implicit (adică **nu** creați un workqueue, adică **nu** apelați [[https://elixir.bootlin.com/linux/v4.15/source/include/linux/workqueue.h#L428|create_workqueue]]).
 </note>
@@ Line 160: / Line 224: @@
 Dorim să creăm un modul simplu în care să creăm un kernel thread cu ajutorul căruia să afișăm identificatorul procesului curent.
-Porniți de la fișierele din subdirectorul ''6-kthread/'' din [[http://elf.cs.pub.ro/so2/res/laboratoare/lab06-tasks.zip|arhiva de sarcini]] a laboratorului și urmăriți TODO-urile din codul sursă.
+Porniți de la fișierele din subdirectorul ''6-kthread/'' din scheletul laboratorului și urmăriți TODO-urile din codul sursă.
 Veți crea și veți porni kernel thread-ul la încărcarea modulului.
@@ Line 166: / Line 230: @@
 <note tip>
 Pentru crearea unui thread aveți două opțiuni:
-  * Apelați macro-ul [[http://lxr.free-electrons.com/source/include/linux/kthread.h?v=3.13#L22|kthread_run]].
+  * Apelați macro-ul [[https://elixir.bootlin.com/linux/v4.15/source/include/linux/kthread.h#L35|kthread_run]].
-  * Apelați macro-ul [[http://lxr.free-electrons.com/source/include/linux/kthread.h?v=3.13#L13|kthread_create]] care creează un thread suspendat și apoi apelați funcția [[http://lxr.free-electrons.com/source/kernel/sched/core.c?v=3.13#L1674|wake_up_process]] pentru rularea acestuia; așa cum se întâmplă în cadrul macro-ului [[http://lxr.free-electrons.com/source/include/linux/kthread.h?v=3.13#L22|kthread_run]].
+  * Apelați macro-ul [[https://elixir.bootlin.com/linux/v4.15/source/include/linux/kthread.h#L15|kthread_create]] care creează un thread suspendat și apoi apelați funcția [[https://elixir.bootlin.com/linux/v4.15/source/kernel/sched/core.c#L2137|wake_up_process]] pentru rularea acestuia; așa cum se întâmplă în cadrul macro-ului [[https://elixir.bootlin.com/linux/v4.15/source/include/linux/kthread.h#L35|kthread_run]].
 Parcurgeți secțiunea [[:so2:laboratoare:lab06#Kernel threads|Kernel threads]] din laborator.
@@ Line 190: / Line 254: @@
 Dorim să ne acomodăm cu modul de sincronizare între o rutină amânabilă (un timer) și contextul proces.
-Pentru aceasta, dorim să colectăm informații periodice despre procesul idle (''swapper/0'') pe care să le scriem într-un buffer. Informațiile le vom colecta în momentul în care este invocată rutina de tratare a timer-ului. Informația colectată va fi timpul de rulare total de până atunci al procesului idle. Acest timp se găsește în construcția ''%%current->cputime_expires.sum_exec_runtime%%'' de tipul unsigned long long.
+Pentru aceasta, dorim să colectăm informații periodice despre procesul idle (''swapper/0''), procesul cu PID-ul ''0'', pe care să le scriem într-un buffer. Informațiile le vom colecta în momentul în care este invocată rutina de tratare a timer-ului. Informația colectată va fi numărul de schimbări involuntare de până atunci ale procesului idle. Acest număr este dat de câmpul ''nivcsw'' (de tipul ''unsigned long'') din cadrul structurii ''task_struct'', adică folosind ''%%current->nivcsw%%''.
-În rutina de timer, dacă la orice moment de timp procesul întrerupt este procesul idle (adică are PID-ul ''0''), se stochează într-un buffer o nouă valoarea a timpului de rulare. Dacă buffer-ul este plin nu se stochează nimic.
+În rutina de timer, dacă la orice moment de timp procesul întrerupt este procesul idle (adică are PID-ul ''0''), se stochează într-un buffer o nouă valoarea a numărului de schimbări involuntare. Dacă buffer-ul este plin nu se stochează nimic.
+<note tip>
+Citirea datelor o veți face la fiecare secundă dacă flag-ul dispozitivului este inițializat la valoarea ''TIMER_TYPE_ACCT''. Pentru inițializarea flag-ului veți comanda din user space dispozitivul (prin ''ioctl'') folosind executabilul de test, după încărcarea modulului și crearea dispozitivului, astfel:<code>
+./test t
+</code>
+</note>
 În rutina de read a modulului se transferă în user space datele din buffer și se resetează buffer-ul.
@@ Line 198: / Line 268: @@
 Folosiți un spinlock și operațiile corespunzătoare pentru a asigura accesul corect la buffer din rutina de timer și din rutina de read.
-În implementare porniți de la codul din subdirectorul ''3-4-5-deferred/''.
+<note tip>
+Veți folosi un buffer temporar pentru a copia datele în user space. Nu puteți copia date în user space cu un spinlock deținut; rutina ''copy_to_user'' poate fi blocantă.
+Spinlock-ul, bufferul și bufferul temporar folosit pentru copiere sunt definite în structura dispozitivului.
+O parte din rutina de read este implementată; trebuie să implementați partea în care se face sincronizarea.
+</note>
+În implementare porniți de la codul din subdirectorul ''3-4-5-deferred/''. Urmăriți secțiunile marcate cu ''TODO 4'' în scheletul de laborator.
+<note tip>
+Pentru a testa modulul de kernel space puteți citi date din dispozitiv folosind comanda<code>
+od -s /dev/deferred
+</code>
+</note>
+==== [1 karma] Citire date din user space folosind read ====
+Actualizați modulul de test din user space (''user/test.c'') ca să ofere opțiunea ''r''. În momentul în care se transmite opțiunea către modulul de test acesta citește conținutul buffer-ului din kernel space folosind apelul ''read()'' și afișează în format zecimal (''%lu'') rezultatele primite (vector de ''unsigned long'').
 ==== Soluții ====
 [[http://elf.cs.pub.ro/so2/res/laboratoare/lab06-sol.zip|Soluții exerciții laborator 6]]

Resurse

Cursuri

Teme

so2/laboratoare/lab06/exercitii.1459332244.txt.gz · Last modified: 2016/03/30 13:04 by razvan.deaconescu

Show page Old revisions

Media Manager Back to top