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-- linux爱好者,业余时间热衷于分析linux内核源码 -- 目前主要研究云计算和虚拟化相关的技术,主要包括libvirt/qemu,openstack,opennebula架构和源码分析。 -- 第五届云计算大会演讲嘉宾 微博:@Marshal-Liu

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分类: LINUX

2010-12-02 15:38:55

前言

这两天遇到一些 udev 的问题, 顺便阅读了一下文档(见参考文档), 基本了解了 udev 的机制。 嵌入式系统性能很重要,于是对内核这一块进行了性能方面的研究。

内核大概20多处会调用了 kobject_uevent 函数发送 KOBJ_ADD / KOBJ_REMOVE 等事件。其中我们最关心的就是在device_add/device_del 中向用户空间发送设备的添加、删除信息。

kobject_uevent 直接调用 kobject_uevent_env 函数完成功能, 我们先分析一下该函数的流程

kobject_uevent_env调用流程 (内核版本 2.6.21

  1. kobject_uevent_env首先搜索 kobject 所属的 kset, 获得->uevent_ops,类型为kset_uevent_ops (系统一共有block_uevent_ops  memory_uevent_ops  device_uevent_ops  class_uevent_ops  module_uevent_ops )这几大类 kset_uevent_ops,我们这里主要看device_uevent_ops
  2. 如果 uevent_ops 有 filter 成员函数, 则调用该函数, 如果filter函数返回非0, 则失败,结束流程。device_uevent_ops 的 filter函数为 dev_uevent_filter, 它的过滤条件为该设备的总线(bus) 或者 (class) 非空。
  3.  envp分配一个大小为  32 的数组用于存储环境变量指针,为 buffer 分配一个大小为 2048 的数组,用于存储环境变量内容。
  4. 初始化环境变量, 包括 HOME PATH ACTION DEVPATH SUBSYSTEM 
  5. 如果 uevent_ops  uevent 函数,则调用该函数, 如果uevent函数返回非0, 则失败,结束流程。device_uevent_ops 的 uevent 函数为dev_uevent,它的流程为:
    1. 添加主次设备号环境变量
    2. 添加 driver 的名称环境变量
    3. 如果设备所属总线 (dev->bus)有 uevent函数, 则调用它。失败,结束流程
    4. 如果设备所属类 (dev->class)有 uevent函数, 则调用它。失败,结束流程。 (象函数_request_firmware (),有两次调用kobject_uevent函数,其中第一次在class  uevent函数firmware_uevent中,测试 FW_STATUS_READY位失败而返回
    5. 如果设备所属类型 (dev->type)有 uevent函数, 则调用它。失败,结束流程. (搜索了一下, 这个field 在整个内核里基本没有使用)
    6. 注意每个 uevent 函数都有机会添加环境变量以及出错返回,结束uevent传递。
  6. 递增 uevent 序列号uevent_seqnum(可以通过 cat /sys/kernel/uevent_seqnum 查看)。
  7. 如果定义了 CONFIG_NET 通过 netlink 将事件以及环境变量发送出去。
  8. 如果uevent_helper 非空, 则调用该函数。uevent_helper 的缺省值为"/sbin/hotplug" 应该在用户层调用:echo "" > /sys/kernel/uevent_helper 来取消该此调用。

性能数据统计

我们通过高精度定时器(一个 3.25M timer)来统计 kobject_uevent 的时间花费:

  1. 还没有进入用户空间时,内核调用了 kobject_uevent 244次, 平均每次 289us, 总共70ms(由于每次需要调用并不存在的 /sbin/hotplug, 时间比较长。
  2. 进入用户空间后,调用  udevtrigger, 开始15次 kobject_uevent 调用平均每次 6249us, 总共93ms (很奇怪,需要深入研究一下)
  3. 然后 181  kobject_uevent 调用平均每次 47us, 总共 8ms

优化方案:

考虑到:

  1. 还没有进入用户空间时发出的 uevent看似丢失了!可以不发出
  2. /sbin/hotplug 在使用 netlink 时永远没有必要调用!可以删除

我们可以:

  1. 删除调用/sbin/hotplug的代码
  2. uevent_helper 非空时不真正发出 uevent

这样,在进入用户空间之前,我们的uevent机制不会做任何事情,只有用户空间调用

echo "" > /sys/kernel/uevent_helper

后, uevent 才会被真正发送到netlink.

 

实践证明系统运行良好。

udev 参考文档

Writing udev rules

http://reactivated.net/writing_udev_rules.html

udev文件系统的使用和基本工作原理分析

http://blog.csdn.net/colorant/archive/2008/01/09/2031721.aspx

udev的实现原理

http://blog.csdn.net/absurd/archive/2007/04/27/1587938.aspx


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