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「Tiのソケットで待ってる」Titanium Nagoya Chatroom Vol.2 20apr2012 kernelvm7-main
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自己紹介
• Java原人
• Java原理主義者
•Javaのためならなんでも
– ハードウェア設計（回路、PCB等）
– ハードウェア実装（ホットプレートリフローを
提唱）
– サーバーサイド技術（REST/SOAP等）
– 組み込みJVM
• 無線、特にZigBeeが好き
– 日本ZigBeeユーザーグループ代表
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（Java原人からみた）
Javaとは
• 小型の組み込み機器等に使われるプラット
フォーム
• センサーやクレジットカード、ICパスポート
に組み込まれることが多い
• 最近はパソコンでも動くようになったらしい
• JVMと呼ばれる海のなかで動く
– OSの上で動くことは稀
– OSがある時はLinuxが多い
• ARMと仲がいい
• お前にサンは救えない
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突付けられた現実
Java側
アプリ
TCP/IP
MAC
USB ドングル側
仕様の分からない
仕様の分からないドライバ
不親切なAPI
中途半端なMAC
PHY
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EHCIとは
• USB2.0用のコントローラー仕様
• Intelが作った（んでしたっけ）
• HCIの一種
• ちゃんとレジスタの仕様が公開されてるo(^▽^)o
• 3年前のことなので大分忘れてます
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OTG Controller
• Threadを一本用意してステートマシンを記述
– Stateが変わる（Parameter入力される）まで
wait
• GCからOTG割込がかかったら
– フラグをチェック
– 独自仕様なので、独断と偏見でOTG仕様の
Parameterに解釈
– パラメータ入力して先述のThreadにnotify
• OTG仕様に沿ってState変更
– やるべきことをやる
– State変更してまたwaitに戻る
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OTG Controller
• b_idle時はid入力以外無視
– Device Controllerは実装してません
• 小技として・・・
– State変更時はyieldせずに即座に次のアクショ
ンをとっている
– Stateが変更されないとき（orサボって実装して
ないとき）はwaitする
– waitは1000msで一応外すようにしている
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Host Controller
• OTGと同じくThread一本でステートマシン
• GCからの割込でUSBSTSをチェック
• 起動時はIdle状態
• OTGからのReset要求でポートリセット
– ポートリセット出来ないのでHC再起動
• PORTSCでポート検知、OTGにb_conn入力
• Asynchronous ListとPeriodic Frame Listを準
備
• AsyncListに初期QHを突っ込む
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Asynchronous List
• QHとQTDを管理
•やってることは普通のEHCI
– Javaらしく
• QueueHead#setNextQH(QueueHead qh)
• QueueElement#fillPayload(byte[], int, int)
– newできないので自分でメモリ管理
• ImmortalHeapで予めたくさんとっておく
• #allocAlignedArrayとかできるので便利
• 分割して、それぞれ先頭のアドレスをPool
• Javaらしく
– QueueHead#newQueueHead
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Periodic Frame List
•Isochronousは絶対にやりません
• FSTNもやりません
• QHのスケジュールがめんどくさい
– 2の冪でないといけない
• bIntervalが10だったら8とかになる
– HSの場合更に1/8ms単位でスケジューリングす
る
– 帯域オーバーしていないか常にチェックする
– SplitTransactionの場合はC-Maskも空きがある
か調べる
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Ralink IO
• Ralink共通(?)のAPIセット
•たぶんUSB以外のインターフェースでも共通
– APIのインターフェース実装さえ変えれば他の
インターフェースにも対応？
• public interface RTIO
– public class USBIO implements RTIO
• USBの実装はControl転送を使用
– Vendor Request
• read32とかwrite8とか
– たぶんMCUのレジスタとお話してる
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Ralinkの謎
• 起動時にファームウェアをまるごと転送
– 普通フラッシュに書かれてるのでは・・・
– 転送がよくコケる
• 膨大な量の定数
– 改造すれば普通に電波法やぶれそう
– メモリいじってパッチを当てている疑惑
• 怪しいノード管理
– wcid = associationId & 0xFF
• ControlFrameだけ実装されているぽい
– リアルタイム性の問題？
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squilla-net
• Javaでプロトコルスタックを書くためのライ
ブラリを作った
• 各種フレームの生成
– 802.11、TCP/IP、ARP、802.3・・・
• 802.11関連多し
– ManagementFrame
– MLME
– Javaに欠けているWLAN用API
• Androidにはあるのに・・・（ﾎﾞｿ
• (↑大分参考にした)
• ひっそりオープンソースで公開
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MLME
• 最低限のリクエストのみ実装
– SCAN
– JOIN
– AUTHENTICATE
– ASSOCIATE
• JOINがよくわからない
– 特にRalinkの場合、自動でやっている気がする
– JOINって名前が紛らわしい
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IPv4
• 適当
• たぶんもっとまじめに実装しなきゃいけない
• フラグメント未対応
• 受診時チェックサム計算省略
– 少しでもパフォーマンスが上がると思った
の・・・
• 特にThreadなし
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TCP
• 1人に聞いた！もう二度と実装したくないプロ
トコルスタック堂々の第一位
• なんでこんなプロトコルが30年以上まともに
動いているのかまったく不明
• 不可解な輻輳制御
• 理不尽な仕様書
• ひどい相性問題 TCPConnection
・・・
TCPConnection
TCPConnectionManager
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TCP
• Slow-startもCongestion avoidanceもなし
• Fast Recoveryなんてムリムリ
• Fast Retransmitだけやった
• 輻輳制御なんてむりだお・・・
• TCPConnection毎にThread一本
– 頑張って再送まで含めて一本におさめた
• Connectionは頻繁に開閉するので専用の
ThreadPoolを作成
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TCPConnection概要
InputStream OutputStream
BufferedPipe BufferedPipe
(Ring Buffer) (Ring Buffer)
TCPInput TCPOutput
ThreadPoolより割当
られた専用Thread
TCPConnection
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なぜSingle-Threadか
• 当初はマルチスレッドにする予定だった
– タイムアウトタイマー用Thread
– 送信受信それぞれにThread一本づつ
• GCが使えないので管理が大変
– GCより高いプライオリティで動いている
• プログラムのミスを起こしやすい
– 同期を取るのが大変
• リソースを消費する
• tickが空回りしないように何もないときは
50ms程度sleepする
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残酷な現実
• やっぱりどうしてTCPはまともに動かない
– UDPはTCPに比べたらまとも
• 相性がひどい
– 同じWindowsでもパソコン変えただけで通信で
きたりできなかったり
– Mac相手だとやたら不安定だったり
• 簡単なSocket通信だと良いけど
– HELLOとか
• HTTPとか載せた瞬間に激不安定
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わかったこと
• Linuxはすごい（いろんな意味で）
– EHCIのコードの雑さ
– ネット周りのスパゲティさ
– よくこれで動いてるな
• FreeBSDは読みやすい
– 特にネットスタック
• IEEEの仕様書は非常に親切で読みやすい
• IETFの仕様書は非常に不親切で読みにくい
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宣伝
• squilla
– http://code.google.com/p/squilla/
• Jazzkaffe
– http://code.google.com/p/jazzkaffe/
• Japan ZigBee User Group
– http://jzug.org/
![Asynchronous List
• QHとQTDを管理
• やってることは普通のEHCI
– Javaらしく
• QueueHead#setNextQH(QueueHead qh)
• QueueElement#fillPayload(byte[], int, int)
– newできないので自分でメモリ管理
• ImmortalHeapで予めたくさんとっておく
• #allocAlignedArrayとかできるので便利
• 分割して、それぞれ先頭のアドレスをPool
• Javaらしく
– QueueHead#newQueueHead](https://image.slidesharecdn.com/20apr2012-kernelvm7-main-120422050041-phpapp02/75/20apr2012-kernelvm7-main-16-2048.jpg)
