Vietnamese (machine translation)

Lưu ý

Mục đích của file này là để độc giả tiếng Việt có thể đọc và hiểu tài liệu nhân kernel dễ dàng hơn, không phải để tạo ra một nhánh tài liệu riêng. Nếu bạn có bất kỳ nhận xét hoặc cập nhật nào cho file này, vui lòng thử cập nhật file tiếng Anh gốc trước. Nếu bạn thấy có sự khác biệt giữa bản dịch và bản gốc, hoặc có vấn đề về bản dịch, vui lòng gửi góp ý hoặc patch cho người dịch của file này, hoặc nhờ người bảo trì và người review tài liệu tiếng Việt giúp đỡ.

Bản gốc:: Cache and TLB Flushing Under Linux
Người dịch:: Google Translate (machine translation)
Phiên bản gốc:: 8541d8f725c6

Cảnh báo

Tài liệu này được dịch tự động bằng máy và chưa được review bởi người dịch. Nội dung có thể không chính xác hoặc khó hiểu ở một số chỗ. Khi có sự khác biệt với bản gốc, bản gốc luôn là chuẩn. Bản dịch chất lượng cao (được review) được đặt trong thư mục vi_VN/.

Xoá bộ nhớ đệm và TLB trong Linux¶

Tác giả:: David S. Miller <davem@redhat.com>

Tài liệu này mô tả các giao diện xóa bộ đệm/tlb được gọi là bởi hệ thống con Linux VM. Nó liệt kê trên mỗi giao diện, mô tả mục đích dự định của nó và tác dụng phụ dự kiến sau khi giao diện được gọi.

Các tác dụng phụ được mô tả dưới đây được nêu đối với bộ xử lý đơn việc triển khai và điều gì sẽ xảy ra trên bộ xử lý đó. các Vỏ SMP là một phần mở rộng đơn giản, trong đó bạn chỉ cần mở rộng định nghĩa sao cho xảy ra tác dụng phụ cho một giao diện cụ thể trên tất cả các bộ xử lý trong hệ thống. Đừng để điều này làm bạn sợ hãi nghĩ rằng việc xóa bộ nhớ đệm/tlb của SMP hẳn là không hiệu quả, điều này nằm trong thực tế là một lĩnh vực có thể thực hiện được nhiều tối ưu hóa. Ví dụ, nếu có thể chứng minh được rằng không gian địa chỉ người dùng chưa bao giờ được thực thi trên CPU (xem mm_cpumask()), người ta không cần thực hiện xóa cho không gian địa chỉ này trên cpu đó.

Đầu tiên, giao diện xả TLB, vì chúng đơn giản nhất. các “TLB” được trừu tượng hóa trong Linux như thứ mà CPU sử dụng để lưu vào bộ đệm ảo-> bản dịch địa chỉ vật lý thu được từ phần mềm các bảng trang. Có nghĩa là nếu bảng trang phần mềm thay đổi thì đó là có thể tồn tại các bản dịch cũ trong bộ đệm “TLB” này. Do đó khi xảy ra thay đổi bảng trang phần mềm, kernel sẽ gọi một trong các phương thức xóa sau _sau_ bảng trang xảy ra những thay đổi:

ZZ0000ZZ

Sự tuôn ra nghiêm trọng nhất của tất cả. Sau khi giao diện này chạy,: bất kỳ sửa đổi bảng trang nào trước đó sẽ được CPU hiển thị.
Điều này thường được gọi khi các bảng trang kernel được: đã thay đổi, vì những bản dịch như vậy có tính chất “toàn cầu”.

ZZ0000ZZ

Giao diện này xóa toàn bộ không gian địa chỉ người dùng từ: TLB. Sau khi chạy, giao diện này phải đảm bảo rằng mọi sửa đổi bảng trang trước đó cho không gian địa chỉ ‘mm’ sẽ hiển thị với cpu. Tức là sau khi chạy sẽ không có mục nào trong TLB cho ‘mm’.
Giao diện này được sử dụng để xử lý toàn bộ không gian địa chỉ: các thao tác trên bảng trang chẳng hạn như những gì xảy ra trong ngã ba và thực thi.

ZZ0000ZZ

Ở đây chúng tôi đang xóa một phạm vi cụ thể của (người dùng) ảo: bản dịch địa chỉ từ TLB. Sau khi chạy thì cái này giao diện phải đảm bảo rằng mọi bảng trang trước đó sửa đổi cho không gian địa chỉ ‘vma->vm_mm’ trong phạm vi ‘bắt đầu’ đến ‘kết thúc-1’ sẽ hiển thị với cpu. Tức là sau đang chạy, sẽ không có mục nào trong TLB cho ‘mm’ cho địa chỉ ảo trong phạm vi ‘bắt đầu’ đến ‘kết thúc-1’.
“Vma” là cửa hàng hỗ trợ đang được sử dụng cho khu vực.: Về cơ bản, điều này được sử dụng cho các hoạt động kiểu munmap().
Giao diện được cung cấp với hy vọng cổng có thể tìm thấy: một phương pháp hiệu quả phù hợp để loại bỏ nhiều trang các bản dịch có kích thước từ TLB, thay vì có kernel gọi tuôn ra_tlb_page (xem bên dưới) cho mỗi mục có thể đã sửa đổi.

ZZ0000ZZ

Lần này chúng ta cần xóa bản dịch có kích thước PAGE_SIZE: từ TLB. ‘Vma’ là cấu trúc hỗ trợ được sử dụng bởi Linux để theo dõi các vùng mmap’d cho một quy trình, không gian địa chỉ có sẵn thông qua vma->vm_mm. Ngoài ra, người ta có thể kiểm tra (vma->vm_flags & VM_EXEC) để xem vùng này có có thể thực thi được (và do đó có thể nằm trong ‘lệnh TLB’ trong thiết lập kiểu chia-tlb).
Sau khi chạy, giao diện này phải đảm bảo rằng mọi giao diện trước đó: sửa đổi bảng trang cho không gian địa chỉ ‘vma->vm_mm’ cho địa chỉ ảo của người dùng ‘addr’ sẽ hiển thị với cpu. Đó là, sau khi chạy, sẽ không có mục nào trong TLB cho ‘vma->vm_mm’ cho địa chỉ ảo ‘addr’.

Điều này được sử dụng chủ yếu trong quá trình xử lý lỗi.

ZZ0000ZZ

Vào cuối mỗi lỗi trang, thủ tục này được gọi để thông báo: mã cụ thể về kiến trúc mà các bản dịch hiện đã tồn tại trong bảng trang phần mềm cho không gian địa chỉ “vma->vm_mm” tại địa chỉ ảo “địa chỉ” cho “nr” trang liên tiếp.
Thói quen này cũng được gọi ở nhiều nơi khác: một NULL “vmf”.
Một cổng có thể sử dụng thông tin này theo bất kỳ cách nào nó chọn.: Ví dụ: nó có thể sử dụng sự kiện này để tải trước TLB bản dịch cho các cấu hình TLB được quản lý bằng phần mềm. Cổng sparc64 hiện đang thực hiện việc này.

Tiếp theo, chúng ta có giao diện xóa bộ đệm. Nói chung, khi Linux đang thay đổi ánh xạ vật lý--> ảo hiện có thành một giá trị mới, trình tự sẽ có một trong các dạng sau:

tuôn ra_cache_mm(mm);
thay đổi_all_page_tables_of(mm); tuôn ra_tlb_mm(mm);
Flush_cache_range(vma, start, end);
thay đổi_range_of_page_tables(mm, bắt đầu, kết thúc); tuôn ra_tlb_range(vma, bắt đầu, kết thúc);
Flush_cache_page(vma, addr, pfn);
set_pte(pte_pointer, new_pte_val); Flush_tlb_page(vma, addr);

Việc xóa mức bộ đệm sẽ luôn được ưu tiên trước tiên vì điều này cho phép chúng tôi xử lý đúng cách các hệ thống có bộ nhớ đệm nghiêm ngặt và yêu cầu một bản dịch ảo-> vật lý tồn tại cho một địa chỉ ảo khi địa chỉ ảo đó bị xóa khỏi bộ đệm. HyperSparc cpu là một trong những CPU có thuộc tính này.

Các quy trình xóa bộ đệm dưới đây chỉ cần xử lý việc xóa bộ đệm đến mức cần thiết cho một CPU cụ thể. Hầu hết, những quy trình này phải được triển khai cho các CPU có hầu như bộ đệm được lập chỉ mục phải được xóa khi ảo -> vật lý bản dịch được thay đổi hoặc loại bỏ. Vì vậy, ví dụ, về mặt vật lý bộ nhớ đệm được gắn thẻ vật lý được lập chỉ mục của bộ xử lý IA32 không cần phải triển khai các giao diện này vì bộ đệm được đồng bộ hóa hoàn toàn và không phụ thuộc vào thông tin dịch thuật.

Dưới đây là các thói quen, từng cái một:

ZZ0000ZZ

Giao diện này xóa toàn bộ không gian địa chỉ người dùng từ: các bộ nhớ đệm. Tức là sau khi chạy sẽ không còn cache các dòng liên quan đến ‘mm’.
Giao diện này được sử dụng để xử lý toàn bộ không gian địa chỉ: các thao tác trên bảng trang chẳng hạn như những gì xảy ra trong quá trình thoát và thực thi.

ZZ0000ZZ

Giao diện này xóa toàn bộ không gian địa chỉ người dùng từ: các bộ nhớ đệm. Tức là sau khi chạy sẽ không còn cache các dòng liên quan đến ‘mm’.
Giao diện này được sử dụng để xử lý toàn bộ không gian địa chỉ: các hoạt động của bảng trang chẳng hạn như những gì xảy ra trong quá trình rẽ nhánh.
Tùy chọn này tách biệt với Flush_cache_mm để cho phép một số: tối ưu hóa cho bộ đệm VIPT.

ZZ0000ZZ

Ở đây chúng tôi đang xóa một phạm vi cụ thể của (người dùng) ảo: địa chỉ từ bộ đệm. Sau khi chạy sẽ không có các mục trong bộ đệm cho ‘vma->vm_mm’ cho các địa chỉ ảo trong phạm vi ‘bắt đầu’ đến ‘kết thúc-1’.
“Vma” là cửa hàng hỗ trợ đang được sử dụng cho khu vực.: Về cơ bản, điều này được sử dụng cho các hoạt động kiểu munmap().
Giao diện được cung cấp với hy vọng cổng có thể tìm thấy: một phương pháp hiệu quả phù hợp để loại bỏ nhiều trang các vùng có kích thước từ bộ đệm, thay vì có kernel gọi tuôn ra_cache_page (xem bên dưới) cho mỗi mục có thể đã sửa đổi.

ZZ0000ZZ

Lần này chúng ta cần xóa phạm vi có kích thước PAGE_SIZE: từ bộ đệm. ‘Vma’ là cấu trúc hỗ trợ được sử dụng bởi Linux để theo dõi các vùng mmap’d cho một quy trình, không gian địa chỉ có sẵn thông qua vma->vm_mm. Ngoài ra, người ta có thể kiểm tra (vma->vm_flags & VM_EXEC) để xem khu vực này có có thể thực thi được (và do đó có thể nằm trong ‘bộ đệm hướng dẫn’ trong Bố cục bộ đệm kiểu “Harvard”).
‘pfn’ biểu thị khung trang vật lý (chuyển giá trị này: được PAGE_SHIFT để lại để lấy địa chỉ vật lý) đó là ‘addr’ dịch sang. Chính bản đồ này cần được loại bỏ khỏi bộ đệm.
Sau khi chạy, sẽ không có mục nào trong bộ đệm cho: ‘vma->vm_mm’ cho địa chỉ ảo ‘addr’ dịch thành ‘pfn’.

Điều này được sử dụng chủ yếu trong quá trình xử lý lỗi.

ZZ0000ZZ

Quy trình này chỉ cần được thực hiện nếu nền tảng sử dụng: caomem. Nó sẽ được gọi ngay trước tất cả các kmmap bị vô hiệu.
Sau khi chạy, sẽ không có mục nào trong bộ đệm cho: phạm vi địa chỉ ảo hạt nhân PKMAP_ADDR(0) đến PKMAP_ADDR(LAST_PKMAP).

Định tuyến này phải được triển khai trong asm/highmem.h

ZZ0000ZZ ZZ0001ZZ

Ở đây trong hai giao diện này, chúng tôi đang đưa ra một phạm vi cụ thể: địa chỉ ảo (kernel) từ bộ đệm. Sau khi chạy, sẽ không có mục nào trong bộ đệm cho địa chỉ kernel không gian cho các địa chỉ ảo trong phạm vi ‘bắt đầu’ đến ‘kết thúc-1’.
Thủ tục đầu tiên trong số hai thủ tục này được gọi sau vmap_range(): đã cài đặt các mục trong bảng trang. Cái thứ hai được gọi trước khi vunmap_range() xóa các mục trong bảng trang.

Tồn tại một loại vấn đề về bộ đệm CPU khác hiện đang tồn tại yêu cầu một bộ giao diện hoàn toàn khác để xử lý đúng cách. Vấn đề lớn nhất là bí danh ảo trong bộ đệm dữ liệu của một bộ xử lý.

Cổng của bạn có dễ bị khử răng cưa ảo trong bộ đệm D của nó không? Chà, nếu bộ đệm D của bạn hầu như được lập chỉ mục, có kích thước lớn hơn PAGE_SIZE và không ngăn chặn nhiều dòng bộ đệm cho cùng một địa chỉ vật lý hiện có cùng một lúc, bạn gặp phải vấn đề này.

Nếu D-cache của bạn gặp vấn đề này, trước tiên hãy xác định asm/shmparam.h SHMLBA đúng cách, về cơ bản nó phải có kích thước ảo của bạn địa chỉ D-cache (hoặc nếu kích thước thay đổi thì kích thước lớn nhất có thể kích thước). Cài đặt này sẽ buộc lớp SYSv IPC chỉ cho phép người dùng xử lý bộ nhớ chia sẻ mmap tại địa chỉ là bội số của giá trị này.

Lưu ý

This does not fix shared mmaps, check out the sparc64 port for one way to solve this (in particular SPARC_FLAG_MMAPSHARED).

Tiếp theo, bạn phải giải quyết vấn đề bí danh D-cache cho tất cả các trường hợp khác. Hãy ghi nhớ thực tế rằng, đối với một trang nhất định được ánh xạ vào một số không gian địa chỉ người dùng, luôn có ít nhất một địa chỉ nữa ánh xạ, của hạt nhân trong ánh xạ tuyến tính của nó bắt đầu từ PAGE_OFFSET. Vì vậy, ngay lập tức, khi người dùng đầu tiên lập bản đồ cho trang vật lý vào không gian địa chỉ của nó, ngụ ý D-cache vấn đề bí danh có khả năng tồn tại vì kernel đã có ánh xạ trang này tại địa chỉ ảo của nó.

ZZ0000ZZ: ZZ0001ZZ
Hai thói quen này lưu trữ dữ liệu trong người dùng ẩn danh hoặc COW: trang. Nó cho phép một cổng tránh bí danh D-cache một cách hiệu quả vấn đề giữa không gian người dùng và kernel.
Ví dụ: một cổng có thể ánh xạ tạm thời ‘từ’ và ‘đến’ tới: địa chỉ ảo kernel trong quá trình sao chép. Địa chỉ ảo đối với hai trang này được chọn theo cách sao cho kernel hướng dẫn tải/lưu trữ xảy ra với các địa chỉ ảo có cùng “màu” với ánh xạ người dùng của trang. Sparc64 ví dụ, sử dụng kỹ thuật này.
Tham số ‘addr’ cho biết địa chỉ ảo nơi: cuối cùng người dùng sẽ ánh xạ trang này và ‘trang’ tham số đưa ra một con trỏ tới trang cấu trúc của mục tiêu.
Nếu bí danh D-cache không phải là vấn đề thì hai quy trình này có thể: chỉ cần gọi trực tiếp memcpy/memset và không làm gì thêm.

ZZ0000ZZ

Thói quen này phải được gọi khi:

hạt nhân đã ghi vào một trang nằm trong trang bộ nhớ đệm của trang
và/hoặc trong bộ nhớ cao

hạt nhân sắp đọc từ trang bộ đệm trang và không gian người dùng ánh xạ được chia sẻ/có thể ghi của trang này có khả năng tồn tại. Lưu ý {get,pin__user_pages{_fast} đã gọi tuôn ra_dcache_folio trên bất kỳ trang nào được tìm thấy trong không gian địa chỉ người dùng và do đó trình điều khiển mã hiếm khi cần tính đến điều này.
Lưu ý

This routine need only be called for page cache pages which can potentially ever be mapped into the address space of a user process. So for example, VFS layer code handling vfs symlinks in the page cache need not call this interface at all.

Cụ thể, cụm từ “kernel ghi vào trang bộ nhớ đệm của trang” có nghĩa là: rằng kernel thực thi các lệnh lưu trữ dữ liệu bẩn trong đó trang tại ánh xạ ảo kernel của trang đó. Điều quan trọng là phải tuôn ra ở đây để xử lý bí danh D-cache, để đảm bảo các kho kernel này hiển thị với ánh xạ không gian người dùng của trang đó.
Trường hợp tất yếu cũng quan trọng không kém, nếu có người dùng có: ánh xạ chia sẻ+có thể ghi của tệp này, chúng ta phải đảm bảo rằng kernel việc đọc các trang này sẽ thấy các cửa hàng gần đây nhất do người dùng thực hiện.
Nếu bí danh D-cache không phải là vấn đề, quy trình này có thể được xác định một cách đơn giản: như một sự thay đổi trên kiến trúc đó.
Có một chút được dành riêng trong folio->flags (PG_arch_1) là “kiến trúc: riêng tư”. Hạt nhân đảm bảo rằng, đối với các trang pagecache, nó sẽ xóa bit này khi một trang như vậy lần đầu tiên vào bộ đệm trang.
Điều này cho phép các giao diện này được triển khai nhiều hơn nữa: một cách hiệu quả. Nó cho phép người ta “trì hoãn” (có lẽ là vô thời hạn) việc tuôn ra thực tế nếu hiện tại không có quá trình người dùng ánh xạ này trang. Xem Flush_dcache_folio và update_mmu_cache_range của sparc64 triển khai để biết ví dụ về cách thực hiện việc này.
Ý tưởng là, đầu tiên là tại thời điểm Flush_dcache_folio(), nếu: folio_flush_mapping() trả về một ánh xạ và maps_mapped() trên đó ánh xạ trả về %false, chỉ cần đánh dấu trang riêng tư về kiến trúc bit cờ. Sau đó, trong update_mmu_cache_range(), việc kiểm tra được thực hiện của bit cờ này và nếu thiết lập thì quá trình xóa được thực hiện và bit cờ được xóa.

Quan trọng

It is often important, if you defer the flush, that the actual flush occurs on the same CPU as did the cpu stores into the page to make it dirty. Again, see sparc64 for examples of how to deal with this.

void copy_to_user_page(struct vm_area_struct *vma, struct page *page, unsigned long user_vaddr, void *dst, void *src, int len) void copy_from_user_page(struct vm_area_struct *vma, struct page *page, unsigned long user_vaddr, void *dst, void *src, int len)
Khi kernel cần copy dữ liệu vào ra tùy ý: của các trang người dùng tùy ý (ví dụ: đối với ptrace()) nó sẽ sử dụng hai thói quen này.
Bất kỳ hoạt động xóa bộ đệm cần thiết nào hoặc các hoạt động kết hợp khác: điều cần xảy ra sẽ xảy ra ở đây. Nếu bộ xử lý bộ đệm lệnh không rình mò các cửa hàng cpu, nó rất có khả năng là bạn sẽ cần phải xóa bộ đệm hướng dẫn cho copy_to_user_page().

ZZ0000ZZ

Khi kernel cần truy cập nội dung của một ẩn danh: trang, nó gọi hàm này (hiện tại chỉ get_user_pages()). Lưu ý: cố tình tuôn ra_dcache_folio() không hoạt động đối với một trang ẩn danh. Mặc định việc triển khai là không nên (và nên duy trì như vậy đối với tất cả các kiến trúc). Đối với các kiến trúc không mạch lạc, nó sẽ tuôn ra bộ đệm của trang tại vmaddr.

ZZ0000ZZ

Khi kernel lưu vào địa chỉ mà nó sẽ thực thi: hết (ví dụ khi tải mô-đun), hàm này được gọi.
Nếu icache không rình mò các cửa hàng thì thủ tục này sẽ cần: để xả nó.

ZZ0000ZZ

Tất cả chức năng của Flush_icache_page có thể được triển khai trong: Flush_dcache_folio và update_mmu_cache_range. Trong tương lai, niềm hy vọng là loại bỏ hoàn toàn giao diện này.

Loại API cuối cùng dành cho I/O với địa chỉ bí danh có chủ ý phạm vi bên trong kernel. Những bí danh như vậy được thiết lập bằng cách sử dụng vmap/vmalloc API. Vì I/O kernel đi qua các trang vật lý nên I/O hệ thống con giả định rằng ánh xạ người dùng và ánh xạ offset kernel là bí danh duy nhất. Điều này không đúng với bí danh vmap, vì vậy mọi thứ trong kernel đang cố gắng thực hiện I/O cho các vùng vmap phải quản lý thủ công sự mạch lạc. Nó phải làm điều này bằng cách xóa phạm vi vmap trước khi thực hiện I/O và vô hiệu hóa nó sau khi I/O trả về.

ZZ0000ZZ

xóa bộ nhớ đệm kernel cho một dải địa chỉ ảo nhất định trong: khu vực vmap. Điều này nhằm đảm bảo rằng mọi dữ liệu trong kernel được sửa đổi trong phạm vi vmap được hiển thị cho vật lý trang. Thiết kế nhằm làm cho khu vực này trở nên an toàn khi thực hiện I/O. Lưu ý rằng API này thực hiện ZZ0000ZZ cũng xóa bí danh bản đồ bù đắp của khu vực.

ZZ0000ZZ

bộ đệm cho một dải địa chỉ ảo nhất định trong vùng vmap: điều này ngăn bộ xử lý làm cho bộ nhớ đệm cũ bằng cách đọc dữ liệu một cách suy đoán trong khi thao tác I/O đang diễn ra với các trang vật lý. Điều này chỉ cần thiết cho việc đọc dữ liệu vào khu vực vmap.

Nhân Linux

Mục lục

Trang này

Xoá bộ nhớ đệm và TLB trong Linux¶