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Zephyr OS で遊ぼう その 19 - SMP 対応 CPU コア数 1、ビルドエラーの対処 1

目次: Zephyr を調べる - まとめリンク

新しい形式のコンテキストスイッチを実装しました。以前書いたとおり、SMP 対応は下記の手順で進めています。再掲しておきましょう。

  • SMP の前提条件、新しいコンテキストスイッチ方式に対応する(CONFIG_USE_SWITCH, CONFIG_USE_SWITCH_SUPPORTED)
  • (今ここ)SMP に対応する(CONFIG_SMP)、ただし CPU コア数は 1
  • 先頭ではないコア(mhartid != 0)で動作させる、ただし CPU コア数は 1
  • CPU コア数を 1以上にする(CONFIG_SMP)

やっと最初の項目が終わったところです。いよいよ CONFIG_SMP を有効にします。大量のビルドエラーが発生しますので、1つずつやっつけます。

コンパイルエラー: arch_curr_cpu

環境や利用するバージョンによりますが、最初に目にするのは arch_curr_cpu() に関するコンパイルエラーだと思われます。

arch_curr_cpu() が未定義のときに出るエラー
../include/sys/arch_interface.h:367:28: warning: 'arch_curr_cpu' declared 'static' but never defined [-Wunused-function]
 static inline struct _cpu *arch_curr_cpu(void);
                            ^~~~~~~~~~~~~

この関数は、現在の CPU(= 実行中の CPU)の情報を返します。RISC-V には mhartid という自身の HART ID を取得できる CSR(Control and Status Registers)が規格で定められており、この手の処理は楽に実装できます。

arch_curr_cpu() の実装

// zephyr/include/arch/riscv/arch_inlines.h

static inline uint32_t z_riscv_hart_id(void)
{
	uint32_t hartid;

	__asm__ volatile ("csrr %0, mhartid" : "=r"(hartid));

	return hartid;
}

static inline struct _cpu *arch_curr_cpu(void)
{
#ifdef CONFIG_SMP
	uint32_t hartid = z_riscv_hart_id();

	return &_kernel.cpus[hartid];
#else
	return &_kernel.cpus[0];
#endif
}

他のアーキテクチャを見る限り arch_inlines.h に定義するのが良さそうですが、RISC-V 向けには存在しません。新たに追加しましょう。ヘッダファイルを追加したら、親玉の arch_inlines.h に #include を追加します。

arch_curr_cpu() の実装(続き)

// zephyr/include/arch/arch_inlines.h

...

#if defined(CONFIG_X86) || defined(CONFIG_X86_64)
#include <arch/x86/arch_inlines.h>
#elif defined(CONFIG_ARC)
#include <arch/arc/arch_inlines.h>
#elif defined(CONFIG_XTENSA)
#include <arch/xtensa/arch_inlines.h>
#elif defined(CONFIG_RISCV)             //★この 2行を追加する
#include <arch/riscv/arch_inlines.h>    //★
#endif

このヘッダは明示的に #include しなくても常にインクルードされます。

リンクエラー: arch_start_cpu

メイン CPU 以外の CPU(2つ目以降の CPU)を起動するための関数です。SMP モードの他、非 SMP モード(※)でも使います。今は CPU 1つで動かすので、とりあえず空関数を定義します。

関数はどこに定義しても動きますが、他アーキテクチャの実装を見ると SMP 関連の関数は 1つの C ソースファイルにまとめた方が良さそうなので、新たに cpu_smp.c を作成します。

arch_start_cpu() の実装(仮)

// zephyr/arch/riscv/core/CMakeLists.txt

zephyr_library_sources(
  cpu_idle.c
  cpu_smp.c    ★足す★
  fatal.c
  irq_manage.c
  isr.S
  prep_c.c
  reset.S
  swap.S
  thread.c
)


// zephyr/arch/riscv/core/cpu_smp.c

void arch_start_cpu(int cpu_num, k_thread_stack_t *stack, int sz,
		    arch_cpustart_t fn, void *arg)
{
}

Zephyr というか CMake のルールですけども、新たにソースコードを追加した場合、CMakeLists.txt にファイル名を追加しコンパイル対象に指定する必要があります。特定の CONFIG_* が定義されたときだけコンパイルすることも可能ですが、今回は不要です。

(※)Zephyr のマルチプロセッサモードには、SMP モードと非 SMP モードがあります。SMP モードは、互いのプロセッサ間で IPI(Inter-Processor Interrupt)を用いて制御します。非 SMP モードでは、互いのプロセッサのことは何も考慮せず動作します。

リンクエラー: smp_timer_init

これは SMP 用のタイマーの初期化関数です。タイマーのハードウェア構成はアーキテクチャによって様々で、一様に「こう実装すべき」という指針はありません。今は CPU 1つで動かすので、とりあえず空関数を定義します。

smp_timer_init() を追加(仮)

// zephyr/drivers/timer/riscv_machine_timer.c

...

void smp_timer_init(void)
{
}

今回は RISC-V の Privilege mode のタイマーが実装対象です。タイマードライバは riscv_machine_timer.c になります。

長くなってきたので、続きは次回。

[編集者: すずき]
[更新: 2020年 10月 14日 20:02]

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