Перемещаемые секции в ELF32, доработка ядра для использования внутреннего ОЗУ процессора Опции

[Hoodwin]

В некоторых процессорах, с которыми приходится иметь дело, память уровня L1 может не полностью превращаться в кэш первого уровня. Память L1 намного быстрее обычной пользовательской памяти Linux. в моем случае memcpy, выполненный в обычной памяти (DDR2 SDRAM через кэши L2 и L1) дает скорость около 100 МБ/с. Тот же вызов с указателями в памяти L1 дает скорость более 6 ГБ/c, то есть в 60 раз быстрее. Многие счетные приложения могли бы существенно выиграть, если бы использовали эту память напрямую, а не через кэш. Тем более, что в нашем случае более половины этой памяти (48К из 80К) именно только памятью и являются.

Возникла следующая идея - доработать ядро линукс так, чтобы при загрузке процесса в память, оно все секции, начинающиеся с префикса, скажем, ".l1_" (например, ".l1_text"), при возможности (наличии места) переносило само в память L1, и динамически перелинковывало все указатели на новое место. В этом случае программист получает возможность писать приложение как обычно, и только отдельным данным и коду назначать атрибут размещения в секции с другим именем. Собственно, именно так и делается при обычном программировании без Linux. Но загрузчик ELF мог бы сам выделять место в L1, чем гарантировать совместное использование общей памяти разными процессами. Причем, если память L1 в достаточном объеме отсутствует, то ничего страшного не происходило бы, просто в журнал ядро записывало бы предупреждение о невозможности загрузить процесс оптимально.

Однако пока я копался в деталях загрузки ELF, уперся в простую проблему. При сборке линкер обычно не делает никаких relocation таблиц, а кладет секции друг за другом в виртуальном адресном пространстве процесса по мере того, как у него проясняется расклад по всем объектным модулям. То есть, перенести отдельную секцию неявно не очень то и получается, надо как-то линкер предупредить, что секция будет динамически линковаться потом, и что нужно составить для нее таблицу символов и поместить в объектный модуль. Так вот, вопрос уперся в то, можно ли такое сделать, и если можно, то как?

Еще раз повторю свое видение процесса загрузки такого процесса.
1) Загрузить процесс стандартным образом.
2) Для каждой секции с именем, начинающимся на заданный префикс, выполнить попытку переноса в L1.
3) ... для этого попытаться выделить место в L1, проверить наличие таблицы и при успехе скопировать секцию в L1, перенести все ссылки процесса в новое место.
4) если попытка переноса не удастся, то написать сообщение в журнал ядра.

[Hoodwin]

Ну вот идея как раз в том и состояла, чтобы не городить драйвер для предоставления L1 прикладным программам, и не делать никакого сложного mmap, а просто написать в объявлении данных что-то типа

Код

/* <asm/memory.h> */
#define __L1_data __section(.l1_data)

/* user program */
char __L1_data buffer_in_L1[4096];

и все.

Собственно, обычная программа под DSP у TI в CCS так и выглядит:
- переменная закидывается в специальную секцию
- на уровне командного файла линкера секция размещается в определенном блоке памяти.

Все что хочется добавить, чтобы ядро могло администрировать выделение этой памяти.

по поводу "лезь куда хочешь" есть такие возражения:
1) Если процессов, требующих быстрой памяти, несколько, то кто-то должен быть арбитром.
2) Если такая память выделена своим доморощенным арбитром, то остается проблема передачи указателей на эту память в ядро. В нынешнем виде в ядре c6x функции copy_to_user и copy_from_user, ccылаются на функцию _access_ok, которая проверяет правильность пользовательского указателя. И вот эта функция знает только о внешней памяти L3 (DDR2), поэтому программы будут спотыкаться при попытке передать в ядро данные через L1. Чтобы решить эту проблему, хорошо бы ядру явно обозначить наличие L1. Ну или выключить проверку access_ok, но это породит проблему устойчивости системы.