ARM のスタックについて

### Stack のポリシー ### まずは一般論から。 Stack Pointer の指している先にデータがあるかないかで以下のように分かれる。 - Full Stack: Stack Pointer は最後に使用された位置を指している - Empty Stack: Stack Pointer は未使用な最初の位置を指している また、アドレスが小さくなる方に成長するか、アドレスが大きくなる方に成長するかで以下のように分かれる。 - 下降スタック : メモリアドレスの降順に増加 - 上昇スタック : メモリアドレスの昇順に増加 だから、スタックのポリシー的には 2 X 2 = 4 通りが可能ということになる。 ### ARM の場合 ### どれを採用するかは ABI で決められることだが、 ARM では Full & 下降スタックを使うようだ。 ARM の `LDM`, `STM` 命令は表記がいろいろあって、よく忘れるのでメモっておく。 まず表記法として、非スタックアドレッシングとスタックアドレッシングがある。 非スタックアドレッシングは - `LDMDA` (Decrement After) - `LDMIA` (Increment After) - `LDMDB` (Decrement Before) - `LDMIB` (Increment Before) - `STMDA` (Decrement After) - `STMIA` (Increment After) - `STMDB` (Decrement Before) - `STMIB` (Increment Before) という表記になる。 ARM では Full スタック、下降スタックを採用するというのだから、 push するときには `STMDB` 命令を使用し、 pop するときには `LDMIA` 命令を使用しないといけない。 で、常にこういうことを考えるのも面倒なので、スタックアドレッシングの表記も用意されている - `LDMFA` (Full Ascending) - `LDMFD` (Full Desending) - `LDMEA` (Empty Ascending) - `LDMFD` (Empty Descending) - `STMFA` (Full Ascending) - `STMFD` (Full Desending) - `STMEA` (Empty Ascending) - `STMFD` (Empty Descending) で、非スタックアドレッシングとスタックアドレッシングの関係だが、以下は同じになる。 Non-stack / Stack adressing LDMDA = LDMFA LDMIA = LDMFD (= pop) LDMDB = LDMEA LDMIB = LDMED STMDA = STMED STMIA = STMEA STMDB = STMFD (= push) STMIB = STMFA そういうわけで、 関数のプロローグのよくある STMDB r13!, {r4-r7, r9, r14} という命令は STMFD r13!, {r4-r7, r9, r14} とも書けるし、さらに簡単に push {r4-r7, r9, r14} とも書ける。 `!` はオートインデックス指定。 同様に、関数のエピローグでは LDMIA r13!, {r4-r7, r9, r15} は LDMFD r13!, {r4-r7, r9, r15} とも書けるし、さらに簡単に pop {r4-r7, r9, r15} とも書ける。 `push`, `pop` 表記が使えるのは gcc だからかもしれない。（未確認）

RHEL on RAID1 (Intel RST)

以前、「Linuxインストール on RAID5 (Intel RST)」という記事で、RAID5を組んで Linuxをインストールしましたが、別のPCをセットアップする機会があったので、今回はRAID1 を組んでみました。

・ マザー : Intel 「DZ68DB」
・ SSD : Intel 「335 Series SSDSC2CT240A4K5」 × 2台

なんだかんだ言って、マザーは Intel 純正が安心でよいですね。

前回、RAID5を組んでいるので、手慣れたものです。

BIOS に入り、

Configuration

→ SATA Drives

→ Chipset SATA Mode

で RAID を選択。

BIOSを抜けて、

Ctrl + I を同時押して (Ctrl を押しながら I を押すとダメ) 

Intel Rapid Storage Technology Option ROM の設定画面に入ります。

1. Create RAID Volume を選んで、RAID1 を選択です。

続いて、OSをインストールします。Windows はあまり興味が無いので、Linux をインストールします。

各ディストリビューションごとのインストール方法は「Linuxインストール on RAID5 (Intel RST)」で書きました。

今回は RHEL Client v6.3 64bit を入れました。特にRAIDを意識せずに、普通にインストールするだけです。

さて、ここから。

RAID1をいったんぶっ壊して、再構築してみることにします。

RAID1 を構成するディスクを DiskA, DiskB と名付けてます。

まず、DiskBのケーブルを抜いて、DiskA だけで起動させてみます。

普通に起動しました。

ミラーリングですから、まあそうでしょう。

再び、DiskBのケーブルをつないで、起動させてみます。

Intel Rapid Storage Technology Option ROM の表示では
Status = Degrade となり
DiskB の方は offline member と表示されます。

気にせず、そのまま RHEL を起動します。

RHELの

アプリケーション

→ システムツール

→ ディスク・ディスクユーティリティ

でディスクの状態が見れます。

RAIDアレイの項目を見ると、

状態：　デグレード状態

アクション： リカバリ中

と表示されています。

自動的に、再構築してくれているみたいです。

再構築にはある程度時間がかかります。
途中で再起動しても大丈夫のようです。

Intel Rapid Storage Technology Option ROMの設定画面に入ると、今度は

Status = Rebuild

Voluemes with "Rebuild" status will be rebuilt within the operating system.

となっています。

1時間ほどで再構築は終了。

確認のため、今度は DiskAのケーブルを抜き、DiskBだけで起動されてみます。
全く問題なし。

再び、 DiskA のケーブルをつなぐと、また勝手に再構築してくれます。
素晴らしいですね。

VirtualBox 設定

最初の一回しかやらないので、うっかり忘れやすいのでメモ。
VirtualBox を便利に使うためにやっておくべき設定。

GuestAddiions はインストールしておく。


・ホスト⇔ゲスト間でコピー＆ペースト
設定 -> 一般 -> クリップボードの共有 で双方向 を選択

・ホスト⇔ゲスト間でフォルダ共有
設定 -> 共有フォルダー
で追加。
自動マウントにチェックを入れると /media/以下にマウントされた。
特に /etc/fstab などゲストOS側での設定は不要でした。
(ゲストOSがUbuntuの場合に確認)

LinuxカーネルのMakefileを解析する その8

前回からまたまた間があきました。

今回の話題は O= を付けた時の動作についてです。
ソースを見ていて、あれっ、どうやって動いてるんだっけ？という部分がありましたので記載しておきます。

例えば、Kernel のソースツリーで
$ make O=dir/to/store/output/files/ defconfig vmlinux
とやってみると、
ソースツリーを一切汚すことなく、
dir/to/store/output/files/ に出力結果を置いてくれます。

トップの Makefile の動きは 「LinuxカーネルのMakefileを解析する その1」で解説しました。

今回注目するのは script/Makefile.build です。
例えば、*.c から *.o を生成するサフィックスルールを見てみます。

Makefile.build の300行目過ぎにそれがあります。

# Built-in and composite module parts

$(obj)/%.o: $(src)/%.c $(recordmcount_source) FORCE

  $(call cmd,force_checksrc)

  $(call if_changed_rule,cc_o_c)

これは $(src)/%.c から $(obj)/%.o を生成してくれるルールを表しています。

Makefile.build の先頭に

src := $(obj)

がありますので、src と obj は同じディレクトリを指しています。

O= 指定がないときは、それでいいのですが、O= 指定ありの時は、 *.c と違うディレクトリに *.o を作りたいわけです。

obj と src が同じなのに、どうやって動いてるんだろう？？としばらく悩みましたが、その答えはトップの Makefile の 150行目過ぎにある

VPATH := $(srctree)$(if $(KBUILD_EXTMOD),:$(KBUILD_EXTMOD))

export srctree objtree VPATH

にあります。

VPATHに $(srctree) が追加されています。

VPATHというのは、make がサフィックスルールにおいて検索するパスを指定するものです。

Cコンパイラでいうところの -I オプションみたいなものといういえばいいでしょうか。

$(obj)/*.o を生成するときに、 $(src)/*.c を探しますが、見つかりません。

次にVPATHで指定されたパスを探しにいき、$(srctree)/$(src)/*.c を使うわけです。

VPATHというのは、私は使わない方がいいと思っている機能なので（どのファイルをコンパイルしているかわかりにくくなる）、うっかり失念しておりました。

git-svn

いったん git に慣れてしまうと、 cvs や Subversion なんか使ってられねー、ってなります。 `git-svn` という便利なものがあるので、リポジトリが Subversion で管理されてたりするときは変換します。 とりあえず、最低3つコマンドを覚えればとりあえず使えるようだ。 1. `git svn clone PATH_TO_SVN_REPOSITORY`: `git clone` 相当のもの 2. `git svn rebase`: `git pull` (`git pull --rebase`) 相当のもの 3. `git svn dcommit`: `git push` 相当のもの 例えば、 EGLIBC は Subversion で提供されているので、以下の要領で git のリポジトリに変換して取り出します。 $ git svn clone -s http://www.eglibc.org/svn eglibc

make 3.80 と make 3.81 の違い

経験的に以下のような書き方ができることは知っていたけど、

これが許されるのはGNU make version 3.81以降のようだ。

ifeq ($(FOO),a)

  $(warning FOO is a)

else ifeq ($(FOO),b)

  $(warning FOO is b)

else ifeq ($(FOO),c)

  $(warning FOO is c)

else ifeq ($(FOO),d)

  $(warning FOO is d)

endif

make version 3.80 の場合、上記は以下のようにエラーになってしまう。

Makefile:5: FOO is a

Makefile:6: `else' 疑似命令の後ろに無関係な文字列があります

Makefile:8: `else' 疑似命令の後ろに無関係な文字列があります

Makefile:8: *** 一つの条件部につき一つしか `else' を使えません。中止。

ポータビリティのことを考えるなら、以下のように書いた方がよさそうだ。

ifeq ($(FOO),a)

  $(warning FOO is a)

else

  ifeq ($(FOO),b)

    $(warning FOO is b)

  else

    ifeq ($(FOO),c)

      $(warning FOO is c)

    else

      ifeq ($(FOO),d)

        $(warning FOO is d)

      endif

    endif

  endif

endif

しかしこれだと、インデントがないと、わけがわからなくなるな。

ネストが深くなると大変そうだ。

case文みたく、重なりがないことが明らかな場合は以下のようにする方が見やすそうだ。

ifeq ($(FOO),a)

  $(warning FOO is a)

endif

ifeq ($(FOO),b)

  $(warning FOO is b)

endif
ifeq ($(FOO),c)

  $(warning FOO is c)

endif
ifeq ($(FOO),d)

  $(warning FOO is d)

endif

ARM クロスコンパイラをビルドする

普通は Menter Graphics (旧CodeSourcery)からビルド済みのコンパイラをダウンロードする人が多いと思いますが。。
arm-linux-gnueabi-gcc をソースからビルドしてみました。物好きですな。


まずは各種ソースの tarball を入手します。
入手元を併記します。

(1) binutils-2.21.1.tar.bz2 - http://www.gnu.org/software/binutils/ から入手
(2) gcc-4.6.3.tar.bz2  - http://gcc.gnu.org/ から入手
(3) gmp-4.3.2.tar.bz2 - http://gcc.gnu.org/ から入手 (infrastructure の下)
(4) mpc-0.8.1.tar.gz - http://gcc.gnu.org/ から入手 (infrastructure の下)
(5) mpfr-2.4.2.tar.bz2 - http://gcc.gnu.org/ から入手 (infrastructure の下)
(6) linux-3.0.45.tar.bz2 - http://www.kernel.org/ から入手
(7) eglibc-2.13.tar.bz2 - http://www.eglibc.org/ から入手

(7) は公式サイトでtarball を配布してないようなので、
$ svn co svn://svn.eglibc.org/branches/eglibc-2_13 eglibc-2.13
のようにチェックアウトし、
$ tar jcf eglibc-2.13.tar.bz2 eglibc-2.13
のようにして、固めておきました。



ビルドの仕方は
eglibc/libc/EGLIBC.cross-building
に書いてあるので、それに沿ってやるだけなのですが、
ステップ数が多いので、シェルスクリプトにしたものを最後につけておきます。

最後のシェルスクリプトを例えば、 install_gcc.sh などのファイル名で保存し、上記7個の tarball と同じディレクトリに置く。
$ ./install_gcc.sh
で実行するだけ。
同じディレクトリの arm-built-from-src の中に一式出来上がる。
速いマシンだと1時間以内に完了します。

$ ./install_gcc.sh -T /path/to/install/directory
のようにインストール先を指定するオプションも用意してあること。

(補足1)
make 3.82 だとEGLIBC のビルドでコケるので、 make 3.81 を使う。
(「make 3.82 glibc」でググるとこのあたりのことが出てくる。)

(補足2)
eglibc のビルドに GNU awk が必要。
最近のUbuntuだとデフォルト mawk が入っていたりするので apt-get install gawk で入れる。

（補足3）
eglibc はあえて古めの 2.13 を使っている。
2.14 以降だと、rpc/rpc.h などのヘッダーがなくなっていて、あとあと面倒なので。
「glibc rpc/rpc.h」でググるとこのあたりの事情が出てくるが、ちゃんと追いかけてません。

(補足4)
gcc を解凍したディレクトリで
$ contrib/download_prerequisites
とすると、gmp, mpfr, mpc をダウンロードしてくれるが、
ここでは、最初にまとめてtarball を準備しておく方法をとった。

--- シェルスクリプトここから ---

#!/bin/bash

# version
gmp=gmp-4.3.2
mpfr=mpfr-2.4.2
mpc=mpc-0.8.1
binutils=binutils-2.21.1
gcc=gcc-4.6.3
eglibc=eglibc-2.13
linux=linux-3.0.45

# constant variables
tarballtop=$(pwd)
worktop=$(pwd)
tools=$worktop/arm-built-from-src
target=arm-none-linux-gnueabi
sysroot=$tools/$target/libc
linux_arch=arm


#
# helper functions
#
msg () {
    echo ";"
    echo ";"
    echo ";;;;;   $1   ;;;;;"
    echo ";"
    echo ";"
}

usage () {

cat <&2
usage: install_gcc.sh [-t tarballtop] [-w worktop] [-T tools] [targets...]

Valid targets are:
   binutils    Build and install binutils
   gcc1        Build and install the first gcc
   linuxhdr    Install Linux kernel headers
   eglibchdr   Install EGLIBC headers
   gcc2        Build and install the second gcc
   eglibc      Build and install eglibc
   gcc3        Build and install the third gcc
   all         Do all of above in above order

   If no target is given, "install_gcc all" shall be run.
EOF
}

optcheck () {
    if [ -z $2 ] || [ $(echo $2 | cut -c 1) != "/" ]; then
        echo "error: specify absolute pass for $1 option"
        exit 1
    fi
}

unpack () {
    # search *.tar.gz, *.tar.bz2, *.tar.xz, *.tgz, *.tbz2 *.tar
    # in this order.
    # If found, the tarball shall be uncompressed.

    for suffix in tar.gz tar.bz2 tar.xz tgz tbz2 tar; do
        tarball=$tarballtop/$1.$suffix
        if [ -f $tarball ]; then
            case $suffix in
                tar.gz)  taropt=-zxf ;;
                tar.bz2) taropt=-jxf ;;
                tar.xz)  taropt=-Jxf ;;
                tgz)     taropt=-zxf ;;
                tbz2)    taropt=-jxf ;;
                tar)     taropt=-xf  ;;
                *)       echo "error: something wrong. fix me." >&2 ; exit 1 ;;
            esac
            echo "uncompressing $tarball ..."
            tar $taropt $tarball
            return
        fi
    done

    echo "error: tarball not found. Abort." >&2
    exit 1
}

gcc_prerequisites () {
    # $1: relative or absolute path to gcc source directory

    # sanity check
    if [ -z $1 ]; then
        echo "error: gcc_prerequisites was called without args" >&2
        exit 1
    fi
    gccdir=$1
    if [ ! -d $gccdir ]; then
        echo "error: directory \'$gccdir\' not found"
        exit 1
    fi

    #    cd $gccdir
    #    ./contrib/download_prerequisites
    #   Instead of doing above, do following:
    unpack $gmp
    unpack $mpfr
    unpack $mpc

    mv $gmp $mpfr $mpc $gccdir/
    ln -s $gmp $gccdir/gmp
    ln -s $mpfr $gccdir/mpfr
    ln -s $mpc $gccdir/mpc
}

install_binutils () {
    srcdir=$binutils
    objdir=obj-binutils

    cd $worktop
    rm -rf $srcdir $objdir
    unpack $srcdir
    mkdir -p $objdir
    cd $objdir

    $worktop/$srcdir/configure \
        --target=$target \
        --prefix=$tools \
        --with-sysroot=$sysroot
    make
    make install

    cd $worktop
    rm -rf $srcdir $objdir
}

install_gcc1 () {
    srcdir=$gcc
    objdir=obj-gcc1

    cd $worktop
    rm -rf $srcdir $objdir
    unpack $srcdir
    gcc_prerequisites $srcdir
    mkdir -p $objdir
    cd $objdir

    $worktop/$srcdir/configure \
        --target=$target \
        --prefix=$tools \
        --without-headers --with-newlib \
        --disable-shared --disable-threads --disable-libssp \
        --disable-libgomp --disable-libmudflap \
        --disable-libquadmath \
        --enable-languages=c
    PATH=$tools/bin:$PATH make
    PATH=$tools/bin:$PATH make install

    cd $worktop
    rm -rf $srcdir $objdir
}

install_linuxhdr () {
    srcdir=$linux

    cd $worktop
    rm -rf $srcdir
    unpack $srcdir
    cd $srcdir
    make headers_install \
        ARCH=$linux_arch CROSS_COMPILE=$target- \
        INSTALL_HDR_PATH=$sysroot/usr

    cd $worktop
    rm -rf $srcdir
}

install_eglibchdr () {
    srcdir=$eglibc
    objdir=obj-eglibc-headers

    cd $worktop
    rm -rf $srcdir $objdir
    unpack $srcdir
    mv $srcdir/ports $srcdir/libc
    mkdir -p $objdir
    cd $objdir

    BUILD_CC=gcc \
    CC=$tools/bin/$target-gcc \
    CXX=$tools/bin/$target-g++ \
    AR=$tools/bin/$target-ar \
    RANLIB=$tools/bin/$target-ranlib \
    $worktop/$srcdir/libc/configure \
        --prefix=/usr \
        --with-headers=$sysroot/usr/include \
        --host=$target \
        --disable-profile --without-gd --without-cvs --enable-add-ons

    make install-headers install_root=$sysroot \
        install-bootstrap-headers=yes

    make csu/subdir_lib

    mkdir -p $sysroot/usr/lib
    cp csu/crt1.o csu/crti.o csu/crtn.o $sysroot/usr/lib

    $tools/bin/$target-gcc -nostdlib -nostartfiles -shared -x c /dev/null \
        -o $sysroot/usr/lib/libc.so

    cd $worktop
    rm -rf $srcdir $objdir
}

install_gcc2 () {
    srcdir=$gcc
    objdir=obj-gcc2

    cd $worktop
    rm -rf $srcdir $objdir
    unpack $srcdir
    gcc_prerequisites $srcdir
    mkdir -p $objdir
    cd $objdir

    $worktop/$srcdir/configure \
        --target=$target \
        --prefix=$tools \
        --with-sysroot=$sysroot \
        --disable-libssp --disable-libgomp --disable-libmudflap \
        --disable-libquadmath \
        --enable-languages=c
    PATH=$tools/bin:$PATH make
    PATH=$tools/bin:$PATH make install

    cd $worktop
    rm -rf $srcdir $objdir
}

install_eglibc () {
    srcdir=$eglibc
    objdir=obj-eglibc

    cd $worktop
    rm -rf $srcdir $objdir
    unpack $srcdir
    mv $srcdir/ports $srcdir/libc
    mkdir -p $objdir
    cd $objdir

    BUILD_CC=gcc \
    CC=$tools/bin/$target-gcc \
    CXX=$tools/bin/$target-g++ \
    AR=$tools/bin/$target-ar \
    RANLIB=$tools/bin/$target-ranlib \
    $worktop/$srcdir/libc/configure \
        --prefix=/usr \
        --with-headers=$sysroot/usr/include \
        --host=$target \
        --disable-profile --without-gd --without-cvs --enable-add-ons
    PATH=$tools/bin:$PATH make
    PATH=$tools/bin:$PATH make install install_root=$sysroot

    cd $worktop
    rm -rf $srcdir $objdir
}

install_gcc3 () {
    srcdir=$gcc
    objdir=obj-gcc3

    cd $worktop
    rm -rf $srcdir $objdir
    unpack $srcdir
    gcc_prerequisites $srcdir
    mkdir -p $objdir
    cd $objdir

    $worktop/$srcdir/configure \
        --target=$target \
        --prefix=$tools \
        --with-sysroot=$sysroot \
        --enable-__cxa_atexit \
        --disable-libssp --disable-libgomp --disable-libmudflap \
        --enable-languages=c,c++
    make
    make install

    cd $worktop
    rm -rf $srcdir $objdir
}

# stop immediately if an error occurres
set -e

# process options
while [ $# -gt 0 ] ; do
    case "$1" in
        -t) optcheck $1 $2; shift; tarballtop=$1 ;;
        -w) optcheck $1 $2; shift; worktop=$1 ;;
        -T) optcheck $1 $2; shift; tools=$1; sysroot=$tools/$target/libc ;;
        -*) (echo error: $1: unknown option ; echo ) >&2 ; usage ; exit 1 ;;
        *) break;;
    esac
    shift
done

if [ $# -eq 0 ] ; then
    set all
fi

# process targets
while [ $# -gt 0 ] ; do
    case "$1" in
        binutils)  msg binutils ; install_binutils ;;
        gcc1)      msg gcc1 ; install_gcc1 ;;
        linuxhdr)  msg linuxhdr ; install_linuxhdr ;;
        eglibchdr) msg eglibchdr ; install_eglibchdr ;;
        gcc2)      msg gcc2 ; install_gcc2 ;;
        eglibc)    msg eglibc ; install_eglibc ;;
        gcc3)      msg gcc3 ; install_gcc3 ;;
        all)       set binutils gcc1 linuxhdr eglibchdr gcc2 eglibc gcc3;
     continue  ;;
        *)         (echo error: $1: unknown target ; echo ) >&2 ; usage ; exit 1;;
    esac
    shift
done