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GCC を調べる - その 7 - machine mode 定義ファイルの場所

GCC はアーキテクチャごとに設定ファイルがあって gcc/config/(アーキテクチャ名)/ という名前のディレクトリ下に配置されています。

その中に machine mode を設定するファイルがあります。例えば RISC-V なら gcc/config/riscv/riscv-modes.def ですし、AArch64 なら gcc/config/aarch64/aarch64-modes.def です。machine mode とは何かはちょっと横に置いて、このファイルの探し方が割と不思議な作りだったので紹介します。

GCC のビルドプロセスは非常にややこしいです。xxxx-modes.def は GCC のコードで直接使われず、前処理で使われます。GCC のビルドディレクトリを (build_dir) と書くとすると、

  • genmodes.c から (build_dir)/build/genmodes というプログラムを作成
  • genmodes の出力を使い (build_dir)/insn-modes.c を生成
  • insn-modes.c を GCC のビルドに使う

こんな仕組みになっています。起点となる genmodes.c から見ます。

xxxx-modes.def のファイル名を決める部分

// gcc/genmodes.c

static void
create_modes (void)
{
#include "machmode.def"  //★★これに全てのモードが定義されている


// gcc/machmode.def

/* Allow the target to specify additional modes of various kinds.  */
#if HAVE_EXTRA_MODES
# include EXTRA_MODES_FILE  //★★追加のファイルがあれば include
#endif


// gcc/genmodes.c

#ifdef EXTRA_MODES_FILE
# define HAVE_EXTRA_MODES 1
#else
# define HAVE_EXTRA_MODES 0
# define EXTRA_MODES_FILE ""
#endif

EXTRA_MODES_FILE というマクロにファイル名が定義されていれば、そのファイルも include する仕組みになっています。C 言語を見慣れている人もかなり面食らう書き方ですが、GCC は「*.def ファイルを include する」という技を乱発します。メチャクチャすぎる。

EXTRA_MODES_FILE をマクロを定義するのは config.gcc と configure です。

xxxx-modes.def のファイル名を決める部分

# gcc/config.gcc

extra_modes=
if test -f ${srcdir}/config/${cpu_type}/${cpu_type}-modes.def
then
	extra_modes=${cpu_type}/${cpu_type}-modes.def    # ★★aarch64-modes.def のような名前のファイルが存在すればそのファイルを使う
fi


# gcc/configure

# Collect target-machine-specific information.
. ${srcdir}/config.gcc || exit 1    # ★★config.gcc の設定を取り込む

...

# Look for a file containing extra machine modes.
if test -n "$extra_modes" && test -f $srcdir/config/$extra_modes; then
  extra_modes_file='$(srcdir)'/config/${extra_modes}    # ★★extra_modes は config.gcc で定義したものが導入される


cat >>confdefs.h <<_ACEOF
#define EXTRA_MODES_FILE "config/$extra_modes"    # ★★config/aarch64/aarch64-modes.def のような値になる
_ACEOF

fi

やっとたどり着きました。GCC ってちょっとしたことでも、ものすごく複雑にできていて、読むのが辛いというか、読んでも意味不明なことが多いです。うーん、辛い。

[編集者: すずき]
[更新: 2020年 3月 15日 02:21]

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誕生日

37歳になりました。おめでとう俺、ありがとう俺。30代も残りわずかです。

何歳になろうが、本人は特に何も変わってませんが、周りから見ると確実にオジサンです。若者へ説教と昔の自慢話だけは絶対しないように気をつけます。

今に始まったことじゃないんですが、いつも何歳だか良くわからなくなります。もちろん (現在の西暦) - (生まれた西暦) で、1月1日〜3月9日は -1 すれば良いのはわかってますが、ぱっと答えられません。なぜなのか……。

[編集者: すずき]
[更新: 2020年 3月 15日 02:33]

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TinkerBoard が起動しなくなった

ASUS TinkerBoard で動かしている linux-next を最新版に更新したところ、下記のようなエラーを出力して起動しなくなりました。

linux-next 起動時のエラー
[    0.000000] __clk_core_init: Failed to get phase for clk 'sdmmc_drv'
[    0.000000] rockchip_clk_register_branches: failed to register clock sdmmc_drv: -22
[    0.000000] rockchip_clk_register_branches: failed to register clock sdmmc_sample: -17
[    0.000000] rockchip_clk_register_branches: failed to register clock sdio0_drv: -17
[    0.000000] rockchip_clk_register_branches: failed to register clock sdio0_sample: -17
[    0.000000] rockchip_clk_register_branches: failed to register clock sdio1_drv: -17
[    0.000000] rockchip_clk_register_branches: failed to register clock sdio1_sample: -17
[    0.000000] rockchip_clk_register_branches: failed to register clock emmc_drv: -17
[    0.000000] rockchip_clk_register_branches: failed to register clock emmc_sample: -17

エラーメッセージで検索しても、特にめぼしい報告やパッチに引っかかりません。うーん。困りましたね。

原因解析

仕方ないので、更新履歴を git bisect すると 2/13 から 2/14 の間にクロックドライバが変更されたことが原因だとわかりました。

git bisect で見つけた原因となる変更 Commit:2760878662a2

diff --git a/drivers/clk/clk.c b/drivers/clk/clk.c
index dc8bdfbd6a0c..ed1797857bae 100644
--- a/drivers/clk/clk.c
+++ b/drivers/clk/clk.c
@@ -3457,7 +3457,12 @@ static int __clk_core_init(struct clk_core *core)
 	 * Since a phase is by definition relative to its parent, just
 	 * query the current clock phase, or just assume it's in phase.
 	 */
-	clk_core_get_phase(core);
+	ret = clk_core_get_phase(core);
+	if (ret < 0) {
+		pr_warn("%s: Failed to get phase for clk '%s'\n", __func__,
+			core->name);
+		goto out;
+	}
 
 	/*
 	 * Set clk's duty cycle.

しかしこの変更は真っ当に見えます。今までエラーを無視していたところをエラーチェックするようにしているだけだからです。

どの辺りでエラーが出るか調べるため printk を適当に入れたりしながら追ってみると、下記の場所で躓いていました。

クロック周りのコード

// drivers/clk/clk.c

static int __clk_core_init(struct clk_core *core)
{
...
	/*
	 * Set clk's phase by clk_core_get_phase() caching the phase.
	 * Since a phase is by definition relative to its parent, just
	 * query the current clock phase, or just assume it's in phase.
	 */
	phase = clk_core_get_phase(core);  //★★変更が影響している場所
	if (phase < 0) {
		ret = phase;
		pr_warn("%s: Failed to get phase for clk '%s'\n", __func__,
			core->name);
		//goto out;
	}


// drivers/clk/clk.c

static int clk_core_get_phase(struct clk_core *core)
{
	int ret;

	lockdep_assert_held(&prepare_lock);
	if (!core->ops->get_phase)
		return 0;

	/* Always try to update cached phase if possible */
	ret = core->ops->get_phase(core->hw);  //★★ここでエラーが発生していた
	if (ret >= 0)
		core->phase = ret;

	return ret;
}

独自の get_phase を持っているドライバがエラーを返すと、clk_core_get_phase() もエラーを返し、先程のエラーメッセージが表示されるみたいです。しかし、この処理自体におかしな箇所はないように思います。真っ当です。

おそらく実装がおかしいのは Rockchip の MMC ドライバのクロック周りの方でしょう。エラーメッセージに出ている sdmmc_drv を頼りにコードを追います。

Rockchip RK3228 クロック周りのコード

// drivers/clk/rockchip/clk-rk3228.c

PNAME(mux_mmc_src_p)		= { "cpll", "gpll", "xin24m", "usb480m" };
...
	COMPOSITE(SCLK_SDMMC, "sclk_sdmmc", mux_mmc_src_p, 0,
			RK2928_CLKSEL_CON(11), 8, 2, MFLAGS, 0, 8, DFLAGS,
			RK2928_CLKGATE_CON(2), 11, GFLAGS),
	...
	//★★sdmmc_drv はこの部分由来です
	MMC(SCLK_SDMMC_DRV,    "sdmmc_drv",    "sclk_sdmmc", RK3228_SDMMC_CON0, 1),


// drivers/clk/rockchip/clk.h

#define MMC(_id, cname, pname, offset, shift)			\
	{							\
		.id		= _id,				\
		.branch_type	= branch_mmc,			\  //★★この値がカギかな?
		.name		= cname,			\
		.parent_names	= (const char *[]){ pname },	\
		.num_parents	= 1,				\
		.muxdiv_offset	= offset,			\
		.div_shift	= shift,			\
	}


// drivers/clk/rockchip/clk-rk3228.c

static void __init rk3228_clk_init(struct device_node *np)
{
...
	rockchip_clk_register_branches(ctx, rk3228_clk_branches,  //★★ここで branch_type を見ている箇所がある
				  ARRAY_SIZE(rk3228_clk_branches));
...
}
//★★注: rk3228_clk_init は RK3228 のクロックコア初期化関数
//    デバイスツリー内の compatible = "rockchip,rk3228-cru" を持つノードに応じて呼ばれる
CLK_OF_DECLARE(rk3228_cru, "rockchip,rk3228-cru", rk3228_clk_init);


// drivers/clk/rockchip/clk.c

void __init rockchip_clk_register_branches(
				      struct rockchip_clk_provider *ctx,
				      struct rockchip_clk_branch *list,
				      unsigned int nr_clk)
{
...
	for (idx = 0; idx < nr_clk; idx++, list++) {
		flags = list->flags;

		/* catch simple muxes */
		switch (list->branch_type) {
		...
		case branch_mmc:  //★★branch_type == branch_mmc だったら
			clk = rockchip_clk_register_mmc(  //★★クロックの登録をしている
				list->name,
				list->parent_names, list->num_parents,
				ctx->reg_base + list->muxdiv_offset,
				list->div_shift
			);
			break;
		...


// drivers/clk/rockchip/clk-mmc-phase.c

struct clk *rockchip_clk_register_mmc(const char *name,
				const char *const *parent_names, u8 num_parents,
				void __iomem *reg, int shift)
{
...
	init.name = name;
	init.flags = 0;
	init.num_parents = num_parents;
	init.parent_names = parent_names;
	init.ops = &rockchip_mmc_clk_ops;  //★★クロックの操作関数を登録している
...


// drivers/clk/rockchip/clk-mmc-phase.c

static const struct clk_ops rockchip_mmc_clk_ops = {
	.recalc_rate	= rockchip_mmc_recalc,
	.get_phase	= rockchip_mmc_get_phase,  //★★get_phase はこの関数
	.set_phase	= rockchip_mmc_set_phase,
};


// drivers/clk/rockchip/clk-mmc-phase.c

static int rockchip_mmc_get_phase(struct clk_hw *hw)
{
	struct rockchip_mmc_clock *mmc_clock = to_mmc_clock(hw);
	unsigned long rate = clk_hw_get_rate(hw);
	u32 raw_value;
	u16 degrees;
	u32 delay_num = 0;

	/* See the comment for rockchip_mmc_set_phase below */
	if (!rate)
		return -EINVAL;  //★★エラーを返している
...

原因らしき箇所が見つかりました。クロック周波数(rate)が設定されていなくても、エラーを返す必要はなく、phase の初期値 0 を返せば良いはずですから、return -EINVAL を return 0 にすれば良さそうです。

変更すると無事 linux-next が起動できるようになりました。良かった良かった。

またこのパターン!

こんなバグを 2週間以上放置するなんて linux らしくないなと思って、パッチを送ろうとしましたが……、なんだかとっても嫌な予感がしたので、rochchip_mmc_get_phase で LKML を検索してみました。

検索してびっくり、なんと、全く同じ指摘をしているパッチが先週 LKML に送られています(LKML へのリンク)。しかも既に clk-next に取り込まれているじゃないですか。ですが linux-next への反映はまだのようです。

明日まで待っていれば clk-next が linux-next に取り込まれるので、何もしなくても解決していたんです。パッチ投稿が 3/4 なので、今回は本当に気づくタイミングが悪かったです。

LKML に投稿されていたパッチ

Author: Jerome Brunet < >
Date:   Tue Mar 3 20:29:56 2020 +0100

    clk: rockchip: fix mmc get phase
    
    If the mmc clock has no rate, it can be assumed to be constant.
    In such case, there is no measurable phase shift. Just return 0
    in this case instead of returning an error.
    
    Fixes: 2760878662a2 ("clk: Bail out when calculating phase fails during clk
    registration")
    Tested-by: Markus Reichl <m.reichl@fivetechno.de>
    Signed-off-by: Jerome Brunet <jbrunet@baylibre.com>

diff --git a/drivers/clk/rockchip/clk-mmc-phase.c b/drivers/clk/rockchip/clk-mmc-phase.c
index 4abe7ff31f53..975454a3dd72 100644
--- a/drivers/clk/rockchip/clk-mmc-phase.c
+++ b/drivers/clk/rockchip/clk-mmc-phase.c
@@ -51,9 +51,9 @@ static int rockchip_mmc_get_phase(struct clk_hw *hw)
 	u16 degrees;
 	u32 delay_num = 0;
 
-	/* See the comment for rockchip_mmc_set_phase below */
+	/* Constant signal, no measurable phase shift */
 	if (!rate)
-		return -EINVAL;
+		return 0;
 
 	raw_value = readl(mmc_clock->reg) >> (mmc_clock->shift);

前にも、原因を突き止めたら、解決済みだったというパターン(2018年 12月 4日の日記2019年 9月 18日の日記)がありました。

またこの「鶏と卵のパターン」にやられました。ついてない。

コードに特攻する前に、ちゃんと探せば?って思われるかもしれませんが、困ったことにエラーメッセージで検索してもパッチに辿り着けないんです。調べに調べて原因と対策がわかった後に、はぁ?もうパッチあるじゃん!?と気づくから、徒労感が激しい……。

[編集者: すずき]
[更新: 2020年 3月 11日 02:13]

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