UNIX V6 ブロックデバイスの同期読み込みについて

パソコン初心者のため、暖かい目で見ていただけると幸いです。

現在、UNIX V6のカーネルコードを読んで勉強しているのですが、その途中で疑問に思ったことがあったため、質問を投稿しました。

ブロックデバイスの同期読み込みについてなのですが、
以下の手順で実行されると認識しています。

1: getblk()を実行してバッファを取得、そのバッファにB_BUSYフラグを立てて、バッファが利用中であることを示す。
2: ブロックデバイスに対して、例えば以下のような命令を実行する

c
1//dmr/bio.cのbread()関数
2//※1 dev ... デバイス番号
3//※2 blkno ... ブロック番号
4//※3 rbp = getblk(dev, blkno)
5rbp->b_flags = BREAD; //ブロックデバイスからの読み込みをおこなう
6rbp->b_wcount = -256 //512バイトを示すらしい?
7(*bdevsw[dev.d_major].d_strategy)(rbp)

3: これにより、ブロックデバイスに対して読み込み要求を行ったことになる
4: iowait()を実行し、読み込みが終わるまで眠る
5 何かのプロセスに移り、データの読み出しをおこなう。
6: ブロックデバイスから割り込みが入り、割り込みハンドラがそれをハンドリング、iodone()を実行して何かのプロセスを起こす。
7: 何かのプロセスはバッファのB_DONEを立てて、ブロックデバイスの読み込みが完了するのを待っているプロセスを起こす。
8: brelse()を実行し、B_BUSYフラグを外す。

このような認識となります。
手順の中で親プロセスにあたるプロセス -> プロセスA
プロセスAがiowait()後、データ読み出しなどを行っていたプロセス -> プロセスB(何かのプロセスにあたります)
とします。

質問は２つになります。
１．これらの手順の認識は正しいのでしょうか？

２．プロセスBは一体何なのでしょうか？
プロセスAがiowait()を実行する前に実行していた、(*bdevsw[dev.d_major].d_strategy)(rbp)にあたるものなのでしょうか？（ですが、子プロセスを生成しているようには見えませんでした）

どなたかご教授いただけないでしょうか

行動規範の内容に同意します

回答2件

ベストアンサー

V6どころか、UnixもLinuxもきちんとソースを読んだわけではありませんが、これらと違うOSを扱った経験があります。

4: iowait()を実行し、読み込みが終わるまで眠る
5 何かのプロセスに移り、データの読み出しをおこなう。

この「何かのプロセス」がプロセスBですが、当然ながらUnixはマルチタスクOSなので、その時点でプロセスA以外にもいくつかプロセスが存在しており、その中のどれか、ではないでしょうか。

今、このプロセスAが動作している時点で、他のプロセスは処理を中断しているわけですが、プロセスAがiowait()して眠った事によりCPUが手放され、他のプロセスが動くチャンスが生まれた、そこで、どれかのプロセスがCPUを得て、中断していた所から処理を再開する、という事だと思います。それを何かのプロセスに「移り」と表していますが、どのプロセスに移るかはOSのアルゴリズム次第、即ちOSが決めることで、それを称してプロセス・スケジューリングなどと呼びます。

プロセスBは何者か・何というプロセスか？何をするのか・していたのか？は、ここでは預かり知らぬことと言う他ないのではないでしょうか。又、そのプロセスがデータの読み出しを行うと限らないと思います（メモリ上でひたすら計算を続けるかもしれない）。ブロックの読み込み（というか入出力動作一般）にはCPUが頑張ったところで何もできない時間がある、その時、他のプロセスにCPUを与え、そちらの処理を進めればCPUの利用効率が上がる、というのはOSの基本戦略です。

6: ブロックデバイスから割り込みが入り、割り込みハンドラがそれをハンドリング、iodone()を実行して何かのプロセスを起こす。

入出力操作（ここでは指定されたブロックの読み込み）が終わった時点で割り込みが入ると思います（普通DMA転送も終わっているのではないか？）。
iodone()が起こすプロセスとは、先ほど iowait() したプロセスAそのものだと思います。iowait()で眠っていたのを起こして、中断していた処理の続きを実行させようとしているのです。

ただし、起こされたプロセスAは、ただちに続きの処理を再開するのではなく、一旦、「すぐにでもやりたい事（この場合、続きの処理）があるから、CPUが欲しい」プロセスの仲間入りをする（OSの中の待ち行列に入る）だけだと思います。待ち行列に入っているプロセスの中で、次にどのプロセスを動かすかは、OSのスケジューリングアルゴリズム次第ではないでしょうか（入出力動作待ちをしているプロセスの優先度は高く設定されているかもしれないので、比較的早い時点で処理を再開できるかもしれないが）。

7: 何かのプロセスはバッファのB_DONEを立てて、ブロックデバイスの読み込みが完了するのを待っているプロセスを起こす。

私の理解だと、ここでさらに「何かのプロセス」が「待っているプロセスを起こす」必要はないように思うのです（手順の6. と 7. は、どちらも割り込みハンドラの処理ではないか？）が、門外漢としては何とも言えませんし、、、

8: brelse()を実行し、B_BUSYフラグを外す。

この辺りになってくると、より具体的な実装に関係すると思われ、これ以上無責任な回答は控えさせていただきます（笑）。

投稿2016/05/29 04:35

編集2016/05/29 04:41

rubato6809

総合スコア1380

こんにちは。

Unixの内部構造は知らないので、一般論ですが回答してみます。

5 何かのプロセスに移り、データの読み出しをおこなう。

多くのコンピュータは、DMA(Direct Memory Access)を制御するハードウェア（DMAコントローラ）を持っています。
5の位置では、そのDMAコントローラを設定しDMAを開始するケースが多いです。
そして、DMAコントローラは転送完了すると転送完了割り込みを発行し、そのハンドラーにて必要な処理を行ってからプロセスAへ転送完了を通知するケースが多いと思います。

投稿2016/05/22 05:14