2.6. システムタイムスタンプでのハードウェアクロックの使用

NUMA や SMP などのマルチプロセッサーシステムには、複数のハードウェアクロックインスタンスがあります。起動時に、カーネルは利用可能なクロックソースを検出し、使用するクロックソースを選択します。システムで使用可能なクロックソースの一覧を表示するには、/sys/devices/system/clocksource/clocksource0/available_clocksource ファイルを表示します。 
~]# cat /sys/devices/system/clocksource/clocksource0/available_clocksource
tsc hpet acpi_pm
上記の例では、TSC、HPET、および ACPI_PM クロックソースが利用できます。
現在使用中のクロックソースは、/sys/devices/system/clocksource/clocksource0/current_clocksource ファイルを読み取りて検査できます。 
~]# cat /sys/devices/system/clocksource/clocksource0/current_clocksource
tsc
クロックソースの変更

システムメインアプリケーションの最適なクロックは、クロックの既知の問題により使用されないことがあります。すべての問題のあるクロックを実行した後、システムはリアルタイムシステムの最低要件を満たすことができないハードウェアクロックで残すことができます。

重要なアプリケーションの要件は、システムごとに異なります。したがって、各アプリケーションに適したクロックも異なります。その結果、各システムも異なります。アプリケーションによっては、クロックの解像度により異なり、信頼できるナノ秒の読み取りを提供するクロックの方が適しています。クロックを読み取るアプリケーションは、読み取りコストが少なくてクロックのメリットを得ることができます (読み取り要求と結果の間隔)。
これらのすべてのケースでは、このオーバーライドの副次的な影響を理解し、特定のハードウェアクロックの既知の不足をトリガーしない環境を作成すれば、カーネルが選択したクロックをオーバーライドできます。これを行うには、/sys/devices/system/clocksource/clocksource0/available_clocksource ファイルに表示された一覧からクロックソースを選択し、クロック名を /sys/devices/system/clocksource/clocksource0/current_clocksource ファイルに書き込みます。たとえば、以下のコマンドは、使用中のクロックソースとして HPET を設定します。 
~]# echo hpet > /sys/devices/system/clocksource/clocksource0/current_clocksource

注記

広く使用されているハードウェアクロックの簡単な説明や、さまざまなハードウェアクロック間のパフォーマンスを比較するには、Red Hat Enterprise Linux for Real Time Reference guide for Red Hat Enterprise Linux for Real Time を参照してください。
TSC クロックの追加ブートパラメーターの設定

すべてのシステムに理想的なシングルクロックはありませんが、一般的に TSC が優先されるクロックソースです。TSC クロックの信頼性を最適化するには、カーネルのブート時に追加のパラメーターを設定します。以下に例を示します。

  • idle=poll: アイドル状態にならないようにクロックを強制します。
  • processor.max_cstate=1: クロックがより深い C 状態 (バックグラウンド保存モード) に入るのを防ぎ、同期が停止しないようにします。
ただし、いずれの場合も、システムが常に上位の速度で実行されるため、どちらの場合も電力消費量が増えることに注意してください。
電源管理移行の制御

最新のプロセッサーは、低からの省電力状態 (C-state) にアクティブに移行します。ただし、高い省電力状態から稼働状態に戻ると、リアルタイムアプリケーションで最適よりも多くの時間を消費できます。これらの移行を防ぐために、アプリケーションは Power Management Quality of Service (PM QoS) インターフェースを使用できます。

PM QoS インターフェースを使用すると、システムは、TSC クロックの追加ブートパラメーターの設定 で一覧表示されている idle=poll および processor.max_cstate=1 パラメーターの動作をエミュレートできますが、省電力状態のより詳細な制御が可能です。
アプリケーションが /dev/cpu_dma_latency ファイルを開くと、PM QoS インターフェースはプロセッサーが深いスリープ状態に入るのを防ぎ、終了すると予期せぬ遅延が生じます。ファイルが閉じられると、システムは省電力状態に戻ります。
  1. /dev/cpu_dma_latency ファイルを開きます。ファイル記述子を低レイテンシー操作の期間中開いたままにします。
  2. 32 ビットの数字を書き込みます。この数は、最大応答時間 (マイクロ秒単位) を表します。可能な限り早く応答時間を設定するには、0 を使用します。
    /dev/cpu_dma_latency ファイルの例を以下に示します。 
    static int pm_qos_fd = -1;

void start_low_latency(void)
{
	s32_t target = 0;

	if (pm_qos_fd >= 0)
		return;
	pm_qos_fd = open("/dev/cpu_dma_latency", O_RDWR);
	if (pm_qos_fd < 0) {
	   fprintf(stderr, "Failed to open PM QOS file: %s",
	           strerror(errno));
	   exit(errno);
	}
	write(pm_qos_fd, &target, sizeof(target));
}

void stop_low_latency(void)
{
	if (pm_qos_fd >= 0)
	   close(pm_qos_fd);
}
    アプリケーションは、まず start_low_latency() の呼び出しを行い、必要なレイテンシーを区別し、次に stop_low_latency() を呼び出します。
関連する man ページ

詳細情報や参照文書は、以下の文書が、このセクションの情報に関連しています。

  • 『Linux System Programming』 by Robert Love