부분도 있고, 의도하진 않았지만 사람에 의해 쓰였다보니 불완전한 부분도 있습니다.
이 문서는 리눅스에서 제공하는 다양한 메모리 배리어들을 사용하기 위한
안내서입니다만, 뭔가 이상하다 싶으면 (그런게 많을 겁니다) 질문을 부탁드립니다.
+일부 이상한 점들은 공식적인 메모리 일관성 모델과 tools/memory-model/ 에 있는
+관련 문서를 참고해서 해결될 수 있을 겁니다. 그러나, 이 메모리 모델조차도 그
+관리자들의 의견의 집합으로 봐야지, 절대 옳은 예언자로 신봉해선 안될 겁니다.
다시 말하지만, 이 문서는 리눅스가 하드웨어에 기대하는 사항에 대한 명세서가
아닙니다.
- 메모리 배리어의 종류.
- 메모리 배리어에 대해 가정해선 안될 것.
- - 데이터 의존성 배리어.
+ - 데이터 의존성 배리어 (역사적).
- 컨트롤 의존성.
- SMP 배리어 짝맞추기.
- 메모리 배리어 시퀀스의 예.
(*) 어떤 CPU 든, 의존성이 존재하는 메모리 액세스들은 해당 CPU 자신에게
있어서는 순서대로 메모리 시스템에 수행 요청됩니다. 즉, 다음에 대해서:
- Q = READ_ONCE(P); smp_read_barrier_depends(); D = READ_ONCE(*Q);
+ Q = READ_ONCE(P); D = READ_ONCE(*Q);
CPU 는 다음과 같은 메모리 오퍼레이션 시퀀스를 수행 요청합니다:
Q = LOAD P, D = LOAD *Q
- 그리고 그 시퀀스 내에서의 순서는 항상 지켜집니다. 대부분의 시스템에서
- smp_read_barrier_depends() 는 아무일도 안하지만 DEC Alpha 에서는
- 명시적으로 사용되어야 합니다. 보통의 경우에는 smp_read_barrier_depends()
- 를 직접 사용하는 대신 rcu_dereference() 같은 것들을 사용해야 함을
- 알아두세요.
+ 그리고 그 시퀀스 내에서의 순서는 항상 지켜집니다. 하지만, DEC Alpha 에서
+ READ_ONCE() 는 메모리 배리어 명령도 내게 되어 있어서, DEC Alpha CPU 는
+ 다음과 같은 메모리 오퍼레이션들을 내놓게 됩니다:
+
+ Q = LOAD P, MEMORY_BARRIER, D = LOAD *Q, MEMORY_BARRIER
+
+ DEC Alpha 에서 수행되든 아니든, READ_ONCE() 는 컴파일러로부터의 악영향
+ 또한 제거합니다.
(*) 특정 CPU 내에서 겹치는 영역의 메모리에 행해지는 로드와 스토어 들은 해당
CPU 안에서는 순서가 바뀌지 않은 것으로 보여집니다. 즉, 다음에 대해서:
데이터 의존성 배리어는 읽기 배리어의 보다 완화된 형태입니다. 두개의 로드
오퍼레이션이 있고 두번째 것이 첫번째 것의 결과에 의존하고 있을 때(예:
두번째 로드가 참조할 주소를 첫번째 로드가 읽는 경우), 두번째 로드가 읽어올
- ë\8d°ì\9d´í\84°ë\8a\94 첫ë²\88째 ë¡\9cë\93\9cì\97\90 ì\9d\98í\95´ ê·¸ 주ì\86\8cê°\80 ì\96»ì\96´ì§\80기 ì \84ì\97\90 ì\97\85ë\8d°ì\9d´í\8a¸ ë\90\98ì\96´ ì\9e\88ì\9d\8cì\9d\84
- 보장하기 위해서 데이터 의존성 배리어가 필요할 수 있습니다.
+ ë\8d°ì\9d´í\84°ë\8a\94 첫ë²\88째 ë¡\9cë\93\9cì\97\90 ì\9d\98í\95´ ê·¸ 주ì\86\8cê°\80 ì\96»ì\96´ì§\84 ë\92¤ì\97\90 ì\97\85ë\8d°ì\9d´í\8a¸ ë\90¨ì\9d\84 ë³´ì\9e¥í\95\98기
+ 위해서 데이터 의존성 배리어가 필요할 수 있습니다.
데이터 의존성 배리어는 상호 의존적인 로드 오퍼레이션들 사이의 부분적 순서
세우기입니다; 스토어 오퍼레이션들이나 독립적인 로드들, 또는 중복되는
Documentation/DMA-API.txt
-데이터 의존성 배리어
---------------------
+데이터 의존성 배리어 (역사적)
+-----------------------------
+
+리눅스 커널 v4.15 기준으로, smp_read_barrier_depends() 가 READ_ONCE() 에
+추가되었는데, 이는 이 섹션에 주의를 기울여야 하는 사람들은 DEC Alpha 아키텍쳐
+전용 코드를 만드는 사람들과 READ_ONCE() 자체를 만드는 사람들 뿐임을 의미합니다.
+그런 분들을 위해, 그리고 역사에 관심 있는 분들을 위해, 여기 데이터 의존성
+배리어에 대한 이야기를 적습니다.
데이터 의존성 배리어의 사용에 있어 지켜야 하는 사항들은 약간 미묘하고, 데이터
의존성 배리어가 사용되어야 하는 상황도 항상 명백하지는 않습니다. 설명을 위해
범용 mb() smp_mb()
쓰기 wmb() smp_wmb()
읽기 rmb() smp_rmb()
- 데이터 의존성 read_barrier_depends() smp_read_barrier_depends()
+ 데이터 의존성 READ_ONCE()
데이터 의존성 배리어를 제외한 모든 메모리 배리어는 컴파일러 배리어를
여기에 개입하기 위해선, 데이터 의존성 배리어나 읽기 배리어를 로드 오퍼레이션들
-사이에 넣어야 합니다. 이렇게 함으로써 캐시가 다음 요청을 처리하기 전에 일관성
-큐를 처리하도록 강제하게 됩니다.
+사이에 넣어야 합니다 (v4.15 부터는 READ_ONCE() 매크로에 의해 무조건적으로
+그렇게 됩니다). 이렇게 함으로써 캐시가 다음 요청을 처리하기 전에 일관성 큐를
+처리하도록 강제하게 됩니다.
CPU 1 CPU 2 COMMENT
=============== =============== =======================================
다른 CPU 들도 분할된 캐시를 가지고 있을 수 있지만, 그런 CPU 들은 평범한 메모리
액세스를 위해서도 이 분할된 캐시들 사이의 조정을 해야만 합니다. Alpha 는 가장
약한 메모리 순서 시맨틱 (semantic) 을 선택함으로써 메모리 배리어가 명시적으로
-사용되지 않았을 때에는 그런 조정이 필요하지 않게 했습니다.
+사용되지 않았을 때에는 그런 조정이 필요하지 않게 했으며, 이는 Alpha 가 당시에
+더 높은 CPU 클락 속도를 가질 수 있게 했습니다. 하지만, (다시 말하건대, v4.15
+이후부터는) Alpha 아키텍쳐 전용 코드와 READ_ONCE() 매크로 내부에서를 제외하고는
+smp_read_barrier_depends() 가 사용되지 않아야 함을 알아두시기 바랍니다.
캐시 일관성 VS DMA
메모리 일관성 시스템과 함께 두개의 캐시를 동기화 시켜서, 포인터 변경과 새로운
데이터의 발견을 올바른 순서로 일어나게 하기 때문입니다.
-리눅스 커널의 메모리 배리어 모델은 Alpha 에 기초해서 정의되었습니다.
+리눅스 커널의 메모리 배리어 모델은 Alpha 에 기초해서 정의되었습니다만, v4.15
+부터는 리눅스 커널이 READ_ONCE() 내에 smp_read_barrier_depends() 를 추가해서
+Alpha 의 메모리 모델로의 영향력이 크게 줄어들긴 했습니다.
위의 "캐시 일관성" 서브섹션을 참고하세요.
git.codelabs.ch / muen / linux.git / blobdiff