share/man/man4/polling.4

   1 .\"
   2 .\" $FreeBSD: src/share/man/man4/polling.4,v 1.1.2.4 2003/04/14 08:58:02 maxim Exp $
   3 .\" $DragonFly: src/share/man/man4/polling.4,v 1.2 2003/06/17 04:36:59 dillon Exp $
   4 .\"
   5 .Dd February 15, 2002
   6 .Dt POLLING 4
   7 .Os
   8 .Sh NAME
   9 .Nm polling
  10 .Nd device polling support
  11 .Sh SYNOPSIS
  12 .Cd "options DEVICE_POLLING"
  13 .Cd "options HZ=1000"
  14 .Sh DESCRIPTION
  15 .Dq "Device polling"
  16 (polling for brevity) refers to a technique to
  17 handle devices that does not rely on the latter to generate
  18 interrupts when they need attention, but rather lets the CPU poll
  19 devices to service their needs.
  20 This might seem inefficient and counterintuitive, but when done
  21 properly,
  22 .Nm
  23 gives more control to the operating system on
  24 when and how to handle devices, with a number of advantages in terms
  25 of system responsivity and performance.
  26 .Pp
  27 In particular,
  28 .Nm
  29 reduces the overhead for context
  30 switches which is incurred when servicing interrupts, and
  31 gives more control on the scheduling of the CPU between various
  32 tasks (user processes, software interrupts, device handling)
  33 which ultimately reduces the chances of livelock in the system.
  34 .Sh PRINCIPLES OF OPERATION
  35 In the normal, interrupt-based mode, devices generate an interrupt
  36 whenever they need attention.
  37 This in turn causes a
  38 context switch and the execution of an interrupt handler
  39 which performs whatever processing is needed by the device.
  40 The duration of the interrupt handler is potentially unbounded
  41 unless the device driver has been programmed with real-time
  42 concerns in mind (which is generally not the case for
  43 .Fx
  44 drivers).
  45 Furthermore, under heavy traffic, the system might be
  46 persistently processing interrupts without being able to
  47 complete other work, either in the kernel or in userland.
  48 .Pp
  49 .Nm Polling
  50 disables interrupts by polling devices at appropriate
  51 times, i.e., on clock interrupts, system calls and within the idle loop.
  52 This way, the context switch overhead is removed.
  53 Furthermore,
  54 the operating system can control accurately how much work to spend
  55 in handling device events, and thus prevent livelock by reserving
  56 some amount of CPU to other tasks.
  57 .Pp
  58 .Nm Polling
  59 is enabled with a
  60 .Xr sysctl 8
  61 variable
  62 .Va kern.polling.enable
  63 whereas the percentage of CPU cycles reserved to userland processes is
  64 controlled by the
  65 .Xr sysctl 8
  66 variable
  67 .Va kern.polling.user_frac
  68 whose range is 0 to 100 (50 is the default value).
  69 .Pp
  70 When
  71 .Nm
  72 is enabled, and provided that there is work to do,
  73 up to
  74 .Va kern.polling.user_frac
  75 percent of the CPU cycles is reserved to userland tasks, the
  76 remaining fraction being available for device processing.
  77 .Pp
  78 Enabling
  79 .Nm
  80 also changes the way network software interrupts
  81 are scheduled, so there is never the risk of livelock because
  82 packets are not processed to completion.
  83 .Pp
  84 There are other variables which control or monitor the behaviour
  85 of devices operating in polling mode, but they are unlikely to
  86 require modifications, and are documented in the source file
  87 .Pa sys/kern/kern_poll.c .
  88 .Sh SUPPORTED DEVICES
  89 .Nm Polling
  90 requires explicit modifications to the device drivers.
  91 As of this writing, the
  92 .Xr dc 4 ,
  93 .Xr em 4 ,
  94 .Xr fxp 4 ,
  95 .Xr rl 4 ,
  96 and
  97 .Xr sis 4
  98 devices are supported, with other in the works.
  99 The modifications are rather straightforward, consisting in
 100 the extraction of the inner part of the interrupt service routine
 101 and writing a callback function,
 102 .Fn *_poll ,
 103 which is invoked
 104 to probe the device for events and process them.
 105 See the
 106 conditionally compiled sections of the devices mentioned above
 107 for more details.
 108 .Pp
 109 Because in the worst case devices are only polled on
 110 clock interrupts, in order to reduce the latency in processing
 111 packets, it is advisable to increase the frequency of the clock
 112 to at least 1000 HZ.
 113 .Sh HISTORY
 114 Device polling was introduced in February 2002 by
 115 .An Luigi Rizzo Aq luigi@iet.unipi.it .