Commentary/kernelvm/20130413.log

   1 豊岡拓
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   3         ftrace snapshotを作った、Kernel 3.9で利用可能になる
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   5         トレースとは
   6                 この発表においては、プログラムの実行を理解する上で有益なデータをバッファ等に記録すること
   7         用途
   8                 デバッグ
   9                 障害解析
  10                         常時トレースを動かしておき、システムが停止した時にダンプを用いて理由を解析する
  11                 性能解析
  12                         どこが時間を食っているのか
  13                         ボトルネック解析
  14         ftrace
  15                 カーネルに組み込まれているトレース機構
  16                 元々はRTツリーのFunction tracerから始まった (なのでftrace)
  17                 現在では様々なトレース機能が統合されている
  18                         Events
  19                         Latency
  20                                 最大の割り込み禁止期間を知りたい
  21                         Stack
  22                         Block, mmio
  23                         Dynamic events
  24                                 好きなところにbreakpointを設置
  25         Trace Events
  26                 あらかじめ埋め込まれたトレースポイントを踏んだ時にイベントを記録
  27                 現在のLinux Kernelでは500以上が設定されている
  28                         syscallを含めるともっと
  29                 Kernelの中のTrace bufferに記録される
  30                 記録されるデータ
  31                         PID
  32                         CPUID
  33                         タイムスタンプ
  34                         イベント名
  35                         イベント毎の引数
  36                 Kernelsharkというツールで可視化出来る
  37                         Fedoraには標準である
  38         Function Tracer
  39                 カーネル内の全ての関数呼び出し・リターンを記録出来る
  40                 コールグラフ、処理時間が分かる
  41         Irqsoff Tracer
  42                 最大の割り込み禁止区間を検出
  43                 「最大で8013us発生したよ」
  44                         RTOSだとかなり大きい遅延
  45         ftraceの全体像
  46                 hook mechanisms
  47                         mcount
  48                         tracepoint
  49                         kprobes
  50                         (uprobes)
  51                 plugin tracers
  52                         function
  53                         irqsoff
  54                         wakeup
  55                 stack trace
  56                 trace event
  57                 common components
  58                         debugfs I/F
  59                         ring buffer
  60         debugfs経由で操作
  61                 /procの様なもの
  62                 疑似ファイルをecho, catする
  63                 trace-cmd
  64         /sys/kernel/debug/tracing/ 以下にファイルが出来る
  65         current_tracer
  66                 どのpluginを使うか指定する
  67         トレースバッファ
  68                 ロックレスリングバッファ
  69                 記録を読み出しを並行して行える
  70         # cat trace するだけでバッファを読み出せる
  71                 テキスト形式
  72                 バッファ内のデータは消費されない
  73                 書き込み可能、かつO_TRUNCでopenするとクリア
  74                         # echo > trace
  75         trace_pipe
  76                 traceに似ている
  77                 バッファ内のデータを読んだ際に消費する
  78         trace_pipe_raw
  79                 バイナリ形式で生の情報を出力する
  80                 splice(2)でゼロコピー転送が可能
  81                 cpu毎のI/Fしかない
  82                         一度に全部のCPUを読み込むことは出来ない
  83         options/
  84                 options/overwrite
  85                         バッファが満杯になった時に上書きするか、記録をやめるか
  86                         1 -> 古いイベントを捨てる (デフォルト)
  87                         0 -> 記録停止
  88         events/
  89                 イベントの有効・無効を制御
  90         filter
  91                 特定の条件を満たすイベントだけを記録出来る
  92         trace_marker
  93                 ユーザ空間からトレースバッファにイベントを記録する
  94                 write(2)で好きな文字列を書き込むだけで記録出来る
  95                 アプリケーションの動作チェックなどに有用
  96         最近入った・入る予定の機能
  97         Kprobes event(2.6.33～)
  98                 動いているカーネルに動的に好きな場所にイベントを埋め込める
  99                 カーネルの改造不要
 100         Uprobes event (2.6.35～)
 101                 Kprobesのユーザ空間番
 102                 アプリケーションの改造不要
 103                 Ojbdumpなどでアドレスを持ってくる必要がある
 104         Snapshot(3.9～)
 105                 トレースを止めずに、ある瞬間のバッファのスナップショットを取る機能
 106                 予備のトレースバッファを用意しておいて、好きなタイミングで切り替える
 107         # echo 1 > snapshot
 108                 これだけでスナップショットが取られる
 109                 この際に予備のバッファも割り当てられる
 110                 バッファの割り当て時間が気になる場合は、あらかじめ1を書いてバッファを確保しておくと良い
 111         Multi-buffer(3.10～？)
 112                 トレースバッファを用途別に複数個使い分ける機能
 113                 今までは一つのグローバルバッファしかなかった(せいぜいCPU毎)
 114                 バッファの個数はmkdir/rmdirで動的に変更可能
 115                 # cd instances/; mkdir buf_1
 116                 今のところ、Trace Eventsのみ利用可能
 117         Function-trigger
 118                 特定の関数が呼ばれた時にアクションを起こす
 119                 トーレス全体のOn/Off
 120                 特定のイベントが呼ばれたらトレースイベントをOn/Off
 121                 スナップショットを取る
 122                 スタックトレースを取る
 123                 # echo 'vfs_read:snapshot:1' > set_ftrace_filter
 124         trace_clock
 125                 タイムスタンプの種類を変更出来る
 126                 基本的にはTSCベース
 127                 local -> CPU間で同期を取らない
 128                 global -> ロックを取って同期させる
 129                 counter -> 順番だけを見たい時
 130                 x86-tsc (3.8～) -> 生のTSC
 131                         local/globalはTSCをマイクロ秒などに変更している
 132                 uptime -> jiffersだけなので軽い
 133                 perf -> perfと同じタイムスタンプをつける
 134         Q/A
 135                 オーバーヘッドはどれくらいか
 136                         どれくらいのイベントをOnにするかによる
 137                         取りたいイベントをあらかじめOnにして、その後負荷の具合を見ながら調整する
 138                 記録する際にロックを取るなどによりメモリ帯域を食ってしまうことはないか
 139                         基本的にCPU間でロックを取ることはない(ロックレス)
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 141
 142 @Fantom_JAC
 143 いまさら聞けないZigBee
 144         ZigBeeは日本では名前しか知られてない
 145         というか、まともな日本語の本も出ていない
 146
 147         ZigBeeの特徴
 148                 日本で流行っていない
 149                 802.15.4と混同される
 150                 BluetoothやWiFiに押され気味
 151                 年会費高い
 152                 etc...
 153         ZigBeeの歴史
 154                 ZigBee 2004とZigBee 2006は互換性がない
 155                 今年 ZigBee IPが出た
 156         ZigBee三大要素
 157                 IEEEで決まっているのはPHYとMACで決まっている (802シリーズ)
 158                 それより上はアライアンスで決めた
 159                 NWK
 160                         この層がZigBeeとしてもっともよく知られた層
 161                 APL
 162                         この層が全然理解されていない (後方互換性が無いのはここ)
 163                         APS, ZDO, ZCL
 164         802.15.4とは
 165                 IEEEが策定したPAN標準
 166                 802.15.1 -> Bluetooth
 167                 802.15ワーキンググループ (WPAN)
 168                 別名Low Rate WPAN
 169                         速度を犠牲にして消費電力を減らす
 170                 2.4GHz
 171         NWK Layer
 172                 メッシュを実現している層
 173                 ルーティング・ネットワークの管理
 174                 どのようなネットワークトポロジーになっているかはあまり重要ではない
 175                 世の中に出回っているのはほとんどZigBee Pro
 176                         毎回ルーティングを探す
 177                 NLDE
 178                         ふつうのData Entity
 179                         フレーム作ってセキュリティ掛けたり
 180                 NLME
 181                         ネットワークの開始・参加・離脱
 182                         PAN IDの管理
 183                         ルート探索
 184                         ルーティング
 185         ZigBee Network
 186                 Coordinator
 187                 Router
 188                 EndDevice -> 電気を食わない
 189         Coordinator
 190                 ネットワークに常に一台しか居ない
 191                 802.11におけるAPのようなもの
 192                 常にOn -> スリープ出来ない
 193                 基本的にPCだったりして、ゲートウェイ的働きをする
 194         Router
 195                 ネットワークを作成出来ない他はCoordinatorと同じ
 196         EndDevice
 197                 ネットワークを作成出来ない
 198                 子ノードを持つことが出来ない
 199                 ルーティング出来ない
 200                 通常はスリープ状態
 201                 普段はメッセージを受信することが出来ない
 202         Coordinator/RouterからEndDeviceにメッセージを投げると、直接届いているように見える
 203                 実はメッセージは親を経由する
 204                 EndDeviceはスリープから復帰した時、自分で取りに行く
 205                         メールチェックのような仕組み
 206         宛先のEndDeviceが取りに来なかったら、無慈悲に削除される
 207         デフォルトタイムアウトは7680ms
 208         何とかしてすぐに送りたい
 209                 たぶんWakeupボタンみたいなのがあるはず
 210                 Wakeupボタンを押すと…
 211                         DoSのように何度も読みに行くだけ
 212         FAQ
 213                 消費電力について
 214                         Coordinator/Routerは常にRXはON
 215                         電池がどんどん減る
 216                         極力スリープ状態を長くすることでしか解決出来ない
 217                         Wakeupを5分毎くらいにすると、半年くらいは電池が持つようになる
 218                 PANIDが2つ(?)
 219                         16-bit PANID
 220                         MACアドレスで使われるネットワーク識別ID
 221                 アドレスが二つ？
 222                         IEEE adressとNetwork address
 223                         IEEE -> いわゆるMAC adress (64bit)
 224                         Network adress IPスタックにおけるIPアドレスのようなもの
 225         APL Layer
 226                 アプリケーション層
 227                 ZigBee最大の特徴
 228                 APS、Application Framework (ZDO/ZCL)の二つに分かれている
 229                 アプリケーションフレームワークがプロトコルレベルで決まっている
 230                         ZigBeeは単なる「通信方式の一つ」ではない
 231                 ビジネスに直結する仕様が策定されている
 232                         アライアンスの存在意義
 233                 モダンな設計
 234                         オブジェクト指向の概念がふんだんに取り入れられている
 235         APS Layer
 236                 上位のフレームワーク層と直接やりとりする層
 237                 Binding, Group Management, etc...
 238                 Endpoint毎にユーザのアプリケーションが格納される
 239                 Binding
 240                         あるApplication Objectと別のそれをリンクする
 241                         単一方向
 242                         多重バインディング
 243                 Binding Table
 244         Group Addressing
 245                 複数のApplication Objectに対して一括送信したい
 246                 基本的にブロードキャスト、受信側が責任を持ってフィルタする
 247                 Group Table
 248         APS ACK
 249                 信頼性を高める
 250                 ACKタイムアウト時に再送
 251         Fragmentation
 252                 名の通りデータのフラグメント化
 253                 実装されていないこともある
 254                 ウィンドウサイズがあったりと、TCPに似ている
 255         Security
 256                 これだけで仕様書別になっているので、今回は省略
 257         Application Framework
 258                 Cluster
 259                         「機能」を指し示すような概念
 260                         Application Objectが外部にどのような機能を提供するか
 261                         Application Objectには必ずClusterが一つ以上ある
 262                         ZCLにおいては「クラス」に近い概念
 263                 Profile
 264                         Clusterの集まりを定義
 265                         クラスに対するパッケージに近い概念
 266                         APSメッセージはCluster IDとProfile IDを指定する必要がある
 267         ZigBee Device Object
 268                 USBのEndpoint0と似ている
 269                 Application Objectの実装
 270                 ZDOとZDPは違う概念
 271                 ユーザが作成するApplication Objectは通常APSDE以外触れることが出来ない
 272                         サンドボックスの様な仕組み
 273                         別途ZDOを経由する
 274         ZigBee Cluster Library
 275                 ユーザが作成するApplication Objectの実質的な仕様、枠組み
 276                 必ずサーバとクライアントが対になって通信しなければいけない
 277                 Profile固有のClusterと共通のClusterが存在する
 278         ZigBee IP
 279                 つまらないので省略
 280         Pure Java ZigBee Application Framework: Bekko (LGPL)
 281         アライアンス入会とは？
 282                 ZigBeeを名乗るプロダクトを開発する権利
 283                 HAやSE等PAPプロダクトを開発する権利
 284                 ただし、非営利目的であれば入会不要
 285                 営利目的であっても既に認定を受けたプロダクトを利用するだけなら入会不要
 286                         XBeeは入会不要
 287         Q/A
 288                 有名なプロダクト例
 289                         日本で市販はされていない
 290                         BluetoothやWiFiとは違い、P2Pが目的なので、コンシューマ向けではない
 291                         アメリカにおいては、Control4Cが、「一戸建て建てる時にZigBee組み込みませんか」みたいなキャンペーンはしている
 292                         蛍光管をLEDに代える際に、ZigBee組込みで、配線無しでOn/Off出来る製品とか
 293                         日本ではMAKEというイベントに行けば見れるかも
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