A核与M核异构通信过程解析

现在越来越多的产品具有M core和A core的异构架构,既能达到M核的实时要求,又能满足A核的生态和算力。比如NXP的i.MX8系列、瑞萨的RZ/G2L系列以及TI的AM62x系列等等。虽然这些处理器的品牌及性能有所不同,但多核通信原理基本一致,都是基于寄存器和中断传递消息,基于共享内存传输数据。

通信过程整体架构说明

 

一、 硬件层通信实现原理

通过物理内存DDR分配,将硬件层分为了两部分:TXVring Buffer(发送虚拟环状缓冲区)和RXVring Buffer(接收虚拟环状缓冲区);其中M核从TXVring区发送数据,从RXVring区读取接收数据,A核反之。

处理器支持消息传递单元(MessagingUnit,简称MU)功能模块,通过MU传递消息进行通信和协调,M核和A核之间通过寄存器中断的方式传递命令,最多支持4组MU双向传递消息,既可通过中断告知对方数据传递的状态,也可发送最多4字节数据,还可在低功耗模式下唤醒对方,是保证双核通信实时性的重要手段。

下面看下完成了1次从CoreA向CoreB 传递消息的具体过程:

寄存器输入输出通信模型

(1)CoreA写入数据;
(2)MU将Tx 空位清0,Rx满位置1;
(3)产生接收中断请求,通知CoreB接收状态寄存器中的接收器满,可以读取数据;
(4)CoreB响应中断,读取数据;
(5)CoreB读完数据后,MU将Rx满位清0,Tx空位置1;
(6)状态寄存器向CoreA生成发送中断请求,告知CoreB读完数据,发送寄存器空。

二、驱动层Virtio下RPMsg通信实现

virtio 是一个通用的 I/O 虚拟化框架, 位于设备之上的抽象层,负责前后端之间的通知机制和控制流程,为异构多核间数据通信提供了层的实现。hypervisor 通过他模拟出一系列的虚拟化设备,例如:virtio-net、virtio-blk等,并使得这些设备在虚拟机内部通过 api 调用的方式变得可用。它包含4个部分:前端驱动、后端驱动、 vring 及通信间统一的接口。与其他的模拟 I/O 方式对比, virtio 减少了虚拟机的退出和数据拷贝,能够极大地提高 I/O 性能。计算机中存在不同的总线标准,而 virtio 采用的是 pci 总线(当然也可以用其他总线来实现)。每一个 virtio 设备就是一个 pci 设备。

  • virtio前端驱动

virtio 前端驱动位于 Linux 内核中,运行在虚拟机 VM,针对不同类型的设备有不同类型的驱动程序,包括virtio-net、virtio-blk、virtio-pci等,这些驱动程序与后端驱动交互的接口都是统一的。

  • virtio层

virtio层实现虚拟队列接口,作为前后端通信的桥梁,不同类型的设备使用的虚拟队列数量不同,例如 virtio-net 使用两个虚拟队列,一个用于接收,一个用于发送;virtio-blk 驱动仅使用一个虚拟队列。虚拟队列实际上被实现为跨越客户机操作系统和 hypervisor 的衔接点,可以通过任意方式实现,前提是客户机操作系统和 virtio 后端程序都遵循一定的标准,以相互匹配的方式实现它。

  • virtio-ring层

virtio-ring 是虚拟队列的具体实现,其中实现了环形缓冲区(ring buffer),用于保存前端驱动和后端处理程序执行的信息,并且它可以一次性保存前端驱动的多次I/O请求,并且交由后端驱动去批量处理,最后实际调用宿主机中设备驱动实现物理上的I/O操作,这样做就可以根据约定实现批量处理而不是客户机中每次I/O请求都需要处理一次,从而提高客户机与 hypervisor 信息交换的效率。

  • virtio后端驱动

virtio 后端驱动位于 qemu ,后端设备承担的主体功能分为两部分:

  1. virtio后端设备的模拟;
  2. 依据virtio协议处理来自虚拟机端发送的请求。

在 QEMU 的实现中, virtio 设备是 QEMU 为虚拟机模拟的 PCI 设备,遵循 PCI-SIG 定义的 PCI 规范,具有配置空间、中断配置等功能;virtio 后端驱动运行在宿主机中,用于实现 virtio 后端操作硬件设备,例如向内核协议栈发送一个数据包完成虚拟机对网络数据的操作。

RPMsg消息框架是Linux系统基于Virtio缓存队列实现的主处理核和协处理核间进行消息通信的框架,当客户端驱动需要发送消息时,RPMsg会把消息封装成Virtio缓存并添加到缓存队列中以完成消息的发送,当消息总线接收到协处理器送到的消息时也会合理地派送给客户驱动程序进行处理。

在驱动层,对A核,Linux采用RPMsg框架+Virtio驱动模型,将RPMsg封装为了tty文件供应用层调用;在M核,将Virtio移植,并使用简化版的RPMsg,因为涉及到互斥锁和信号量,最终使用FreeRTOS完成过程的封装,流程框图如下方所示。

主处理核与协处理核数据传递流程图

(1)Core0向Core1发送数据,通过rpmsg_send函数将数据打包至Virtioavail链表区;
(2)在avail链表寻找共享内存中空闲缓存,将数据置于共享内存中;
(3)通过中断通知Core1数据到来,共享内存由avail链表区变至used区;
(4)Core1收到中断,触发rpmsg的接收回调函数,从used区获取数据所在的共享内存的物理地址,完成数据接收;
(5)通过中断通知Core0数据接收完成,共享内存缓存由used区变为avail区,供下次传输使用。

 资料直通车:Linux内核源码技术学习路线+视频教程内核源码

学习直通车:Linux内核源码内存调优文件系统进程管理设备驱动/网络协议栈

三、应用层双核通信实现方式

在应用层,对A核可使用open、write和read函数对 /dev下设备文件进行调用;对M核,可使用rpmsg_lite_remote_init、rpmsg_lite_send和rpmsg_queue_recv函数进行调用,不做重点阐述。从整体架构上看,关系如下:

 

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:/a/34116.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系我们进行投诉反馈qq邮箱809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

Linux - 那些年测试服务器带宽的 3 种方式

方式一 speedtest-cli wget -O speedtest-cli https://raw.githubusercontent.com/sivel/speedtest-cli/master/speedtest.pychmod x speedtest-cliorcurl -Lo speedtest-cli https://raw.githubusercontent.com/sivel/speedtest-cli/master/speedtest.pychmod x speedtest-c…

重生之我测阿里云U1实例(通用算力型实例)

官方福利!!!!大厂羊毛你确定不薅??? 参与ECSU实例评测,申请免费体验机会:https://developer.aliyun.com/mission/review/ecsu 参与ECSU实例评测,申请免费体验…

一些零散的查询知识

一、all any some 表: all大于所有的值: any some:大于任意一个即可 例题: 大于50部门所有员工工资的人: 等价于: 二、exists关键字 1、exists查询 exists(子查询) 如果有满足条件的记录,那么exi…

C/C++内存管理(内存分布、动态内存分配、动态内存分配与释放、内存泄漏等)

喵~ 内存之5大区(栈区、堆区、静态区、常量区、代码区)C/C中各自的内存分配操作符内存泄露?内存泄漏检测方法 内存之5大区(栈区、堆区、静态区、常量区、代码区) 1、栈区(stack):由编译器自动分…

【从删库到跑路】详细讲解MySQL的函数和约束作用

🎊专栏【MySQL】 🍔喜欢的诗句:更喜岷山千里雪 三军过后尽开颜。 🎆音乐分享【如愿】 大一同学小吉,欢迎并且感谢大家指出我的问题🥰 文章目录 🍔函数⭐字符串函数🎈字符串拼接函数&…

LabVIEW开发呼吸分析系统

LabVIEW开发呼吸分析系统 在日常生活中,许多人都在练习调息法,但大多数人都不知道如何以完美的方式做。不当的做法不会带来适当的结果。一种使用LabVIEW分析呼吸信号的方法,以使人们以完美的方式练习调息。这有助于从业者按照系统指定的说明…

Vue2封装一个全局通知组件并发布到NPM

✍🏼作者:周棋洛,计算机学生 ♉星座:金牛座 🏠主页:点击查看更多 🌐关键:vue2 组件封装 npm发包 文章目录 1. 前言 🍃2. 我为什么要封装通知插件 ❓3. 初始化vue空项目 &…

Learn Mongodb DB数据库部署 ②

作者 : SYFStrive 博客首页 : HomePage 📜: PHP MYSQL 📌:个人社区(欢迎大佬们加入) 👉:社区链接🔗 📌:觉得文章不错可以点点关注 &#x1f44…

【STM32】软件I2C控制频率

在上一篇文章中,我们已经介绍了整个软件I2C的实现原理,但是也遗留了一个问题,那就是I2C速率的控制,其实就是控制SCL信号的频率。 微秒级延时 在上篇文章中,我们使用了SysTick进行延时,具体如下&#xff1…

Ubuntu下编译VTK

1.先安装QT,不知道不装行不行,我们项目需要。 2.去VTK官网下载VTK源码。 3.解压源码。 4.编译需要用cmake-gui,装QT的一般都有,但需要把路径添加到PATH才能用。 5.打开cmake-gui,设置源码路径,编译输出路…

Java开发 - Canal的基本用法

前言 今天给大家带来的是Canal的基本用法,Canal在Java中常被我们用来做数据的同步,当然不是MySQL与MySQL,Redis与Redis之间了,如果是他们,那就好办了,我们可以直接通过配置来完成他们之间的主从、主主&…

【SpringBoot】一、SpringBoot3新特性与改变详细分析

前言 本文适合具有springboot的基础的同学。 SpringBoot3改变&新特性 一、前置条件二、自动配置包位置变化1、Springboot2.X2、Springboot3.X 三、jakata api迁移1、Springboot2.X2、Springboot3.X3、SpringBoot3使用druid有问题,因为它引用的是旧的包 四 新特…

MySQL数据库--------简单理解文件的相关信息

作者前言 欢迎小可爱们前来借鉴我的gtiee秦老大大 (qin-laoda) - Gitee.com ———————————————————————————————————— 目录 文件的信息 文件的权限 权限的赋予 —————————————————————————————— 插播一些…

MySQL 备份与恢复

MySQL 备份与恢复 一、数据库备份的分类1.1 数据备份的重要性1.2 数据库备份的分类1.2.1 从物理与逻辑的角度,分为物理备份和逻辑备份1.2.2 从数据库的备份策略角度,分为完全备份,差异备份和增量备份1.2.3 常见的备份方法 二、MySQL完全备份与…

爬虫入门指南(1):学习爬虫的基础知识和技巧

文章目录 爬虫基础知识什么是爬虫?爬虫的工作原理爬虫的应用领域 爬虫准备工作安装Python安装必要的库和工具 网页解析与XPath网页结构与标签CSS选择器与XPathXpath 语法XPath的基本表达式:XPath的谓语(Predicate):XPa…

【K8S系列】深入解析K8S存储

序言 做一件事并不难,难的是在于坚持。坚持一下也不难,难的是坚持到底。 文章标记颜色说明: 黄色:重要标题红色:用来标记结论绿色:用来标记一级论点蓝色:用来标记二级论点 Kubernetes (k8s) 是一…

elementui el-table-column表头换行,自定义表头以及排序图标的位置放置

目录 1、普通表头换行⭐️想实现以下效果 2、表头换行时调整文字和排序图标的位置⭐️想实现以下效果遇到问题 效果如下遇到问题 效果如下⭐️最终成功实现以下效果 👍写在最后 1、普通表头换行 https://www.jb51.net/article/228935.htm // 在需要换行的地方加入换…

开源虚拟化工具VirtualBox安装部署

什么是Virtualbox VirtualBox是一款由Oracle开发和维护的免费开源虚拟化软件,用于在一台计算机上创建和管理多个虚拟机。它允许用户在单个物理计算机上运行多个操作系统,例如Windows、Linux、macOS等。VirtualBox提供了一个虚拟化环境,使用户…

云原生(第二篇)k8s-二进制搭建

准备五台机器: master01:192.168.169.10 node01:192.168.169.40 node02:192.168.169.50 master02:192.168.169.60 负载均衡nginxkeepalive01(master):192.168.169.20 负载均衡…

9.用python写网络爬虫,完结

前言 这是python网络爬虫的最后一篇给大家做个总结,且看且珍惜把! 截止到目前, 前几章本书介绍的爬虫技术都应用于一个定制网站,这样可以帮助我们更加专注于学习特定技巧。而在本章中,我们将分析几个真实网站&#xff…