2008年1月3日木曜日

NetBSDでEmobile D02HWを使う(スループット改善)(1)

このエントリーの一行まとめ:HTTP/TCPで29KB/sしかでなかったけど440KB/s(3.4Mbps)まで改善した。うれしい。


最近のエントリーに結構話題にしたように、いろいろとごにょごにょとして、イーモバイルのD02HW(E220)をNetBSDでも普通に使えるようになった。使えないデバイスが使えるようにする作業をしていると、「使えるようになった!」時点でだいぶ達成感がでてしまってそこでゴールに着いてしまった気になりがちだ。今回もデバイスとして認識できない段階から、まがりなりにもPPPでセッションを張って通信できるようになったわけだから、まあそれでいいや、考えてしまっていた。
ちょっと間をおいて、実際に使ってみようとおもうと、どうも変な感じがする。windowsのNote PCにつなげて使っているときはすぐに見えるwebサイトなどが見えるのがだいぶ遅い。やっぱりスループットを計測してみるか、と重い腰を上げてやってみるた。
wgetコマンドをつかってHTTP/TCPで、ファイルを転送するときの速度を測ってみると………。(プロトコルオーバヘッドがあるので下部層ではあと10%くらい速いはず)。
  • Windows  (Panasonic Let's Note R5): 1.8Mbps-2.5MBps (230KB/s-320KB/s)くらい
  • NetBSD (ALIX 3C): コンスタントに0.225Mbps (29KB/s)
うーん、軽く1/10? と少しショックを感じながら改善作業に取り組むことにした。

2つの計測系で同一なのは「同じD02HWを使っている」「同じ場所で計測」「ほとんど同じ時間に計測」というところ。あとの計算機環境やソフトウェアは全部違っている。本当はできるだけそろえるべきなんだけど、Let's noteにNetBSDを入れるのもめんどくさいので実作業にうつることにした。とりあえず疑うべきは
  • D02HWの設定
  • D02HW用のデバイスドライバ
  • OSのUSBサブシステム
  • PPPの設定
  • PCの性能
あたり。ターゲットとしているALIX3は小さな組み込みボードといえども、500MHz駆動のAMD LX800で動いている。主記憶も256MBある。経験上これくらいの性能でたかだか数Mbpsのトラフィックを裁けないわけがない。USBホストのチップの問題もなさそう。というわけで、5つ目の「PCの性能」は「ほとんどなさそう」だ。

簡単なところが疑っていこうとおもって、次は「D02HW」の設定を追ってみることにした。といってもモデムとして見えるATコマンドでは無くUSBレベルでの話。USBバスアナライザでトランザクションを眺めていると、ベンダ独自のコマンドを使って設定用のレジスタをさわっているようにみえる。仕様書が無いのでこれが何を意味しているかはわからないが、設定しているということは意味があるのかもしれない?とおもってNetBSDからも同じ操作をする関数を実装してみた(どんな風にするかは後日別のエントリーで書く予定)。うーん?別に変わらない様子。

次は「デバイスドライバ」と「OSのUSBサブシステム」。一緒にみた方が良さそうなので同時に始末することにする。たぶん今回の問題の肝は「いつも同じ29KB/sである」ということだろう。windowsで見ていると、結構短い間隔でスループットが大きく変動しているのを観測できるが、NetBSDだとずっときっちりと29KB/sしかでない。つまりある層までは十分な性能があるのにかかわらずどこかに律速(ボトルネック)となる部分があってそれが原因でこんな状況になっている、と推測できる。こんなときにどこをさわればいいか?というのは、そのデータがデバイスからOSの上(tty)までどうやって流れてくるのかを理解して調べていかないといけない。幸いにも今回はD02HW対応でしばらくUSBのデバイスドライバをさわっていたので、ずいぶん勘がはたらくようになっていた。じーっとコードを眺めていると、USBのデータ処理単位とデバイスの単一のパケットサイズを同じ大きさ扱うようになっていた。たとえばUSB_ATTACH()のなかのエンドポイントディスクリプタを読んで上位のucomデバイスの送受信バッファサイズを設定するところ。


if (UE_GET_DIR(ed->bEndpointAddress) == UE_DIR_IN &&
UE_GET_XFERTYPE(ed->bmAttributes) == UE_BULK) {
uca.bulkin = ed->bEndpointAddress;
uca.ibufsize = UGETW(ed->wMaxPacketSize);
} else if (UE_GET_DIR(ed->bEndpointAddress) == UE_DIR_OUT &&
UE_GET_XFERTYPE(ed->bmAttributes) == UE_BULK) {
uca.bulkout = ed->bEndpointAddress;
uca.obufsize = UGETW(ed->wMaxPacketSize);
}

単なるシリアルラインならともなく、D02HWは7.2Mbpsの高速シリアルデバイスなのでこれじゃだめだろうという気がする。というわけでその辺のコードをさわる。具体的には、uca(ucom attach arg構造体)のuca.ibufsize / uca.obufsizeをD02HWのパケットサイズ(64Byte)とは独立した大きさにする。試行錯誤の結果、4096Byteくらいがちょうど良い大きさだと判断した。uca構造体を設定する場所で決め打ちで4096を設定しておく。ucomとか関連する関数をチェックしたがそれで問題は無い。

ここまでの作業で、29KB/sec -> 12oKB/secくらいに劇的に改善した。1Mbpsくらいでている計算になる。でもwindowsの1/3くらいでしかないので更に解析と作業を進める。

(続く)

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