如何在Linux内核中解决线程本地存储偏移？ - 腾讯云开发者社区

本文则用于通过绕过存储栈(文件系统、BIO等层)来提高存储的读写效率，但在实现过程中也遇到了相应的挑战，如文件和块的映射关系，多进程共享存储块以及进程间的QoS等。...但在绕过文件系统和块设备层的同时时应该避免丢失重要的属性，如文件系统的安全性和物理块地址和文件偏移之间的转换。我们从90年代后期的外核文件系统中汲取灵感，为这些问题提供了可能的解决方案。...内核旁路(kernel -bypass)框架(如SPDK[44])以及靠近存储的处理方式可以降低内核开销。...因此，我们期望使用一个支持标准OS的机制来降低高速存储设备的软件开销。为此，我们参考了很早就支持高速带宽设备的网络通信。Linux的eBPF[6]为应用提供了一种直接在内核中嵌入简单函数的接口。...在Linux中，NVMe驱动无法访问文件系统元数据。如果在一个文件的o1偏移处完成了一个I/O，BPF函数可能会使用偏移量o2来发起下一个I/O。

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BPF for storage：一种受外核启发的方式

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如何提升存储性能之IO模型和AIO大揭秘

如何提升存储系统的性能是一个对存储工程师们来说是永恒的大命题，解决这个问题并没有一击即中的银弹，IO性能的优化都在细节里。今天我们来讲一讲性能和IO模型之间的关系。我们先从本地磁盘的IO模型说起。...01 IO模型简单来说，我们可以在下面这张二维的表中，分别从同步和异步、阻塞和非阻塞两个维度，归纳一下现在Linux操作系统中不同的IO模型。同步阻塞 IO 这是应用程序编写时最常用的IO模型。...AIO是Linux2.6内核提出的一个标准特性，提出来的目的，就是支持异步非阻塞模型。目前，AIO有两种实现方式，分别是使用libaio和io_uring。...03 分布式文件系统对AIO的支持及意义对网络存储或者外部存储来说，客户端主要功能就是IO转发，所以客户端不涉及直接访问磁盘（IO访问模型，尤其是AIO的初衷，就是解决本地访问的问题），所以通常来说（...对于很多业务而言，并发度不高，单线程的延迟直接影响了系统的性能；而部分业务逻辑(如Nginx，MySQL，seastar)都使用到了AIO模型，如果客户端不支持AIO，那么后端数据访问的性能将会受到制约

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CPU Cache Line伪共享问题的总结和分析

有任何建议和意见，请回复内核月谈微信公众号，或通过 oliver.yang at linux.alibaba.com 反馈。 2....如果 BIOS 打开了 NUMA 支持，Linux 内核则会根据 ACPI 提供的表格，针对 NUMA 节点做一系列的 NUMA 亲和性的优化。...在这种情况下，由于 Cache 一致性协议，两个处理器都存储有相同的 Cache Line 拷贝的前提下，本地 CPU 变量的修改会导致本地 Cache Line 变成 Modified 状态，然后在其它共享此...上面提到了 76 行显示了 Cache Line 的虚拟地址，而下面几行的这一列则是行内偏移。下一列显示了pid，或线程id（如果设置了要输出tid）。接下来是指令地址。...4 致谢最后，在文章末尾，Joe 给出了如下总结，并在博客中致谢了所有的贡献者。 Linux perf c2c 功能在上游的 4.2 内核已经可用了，这是集体努力的结果。

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BPF的可移植性和CO-RE (Compile Once – Run Everywhere）

Makefile进行编译的话，可能会出现与本地头文件冲突的情况，如重复定义变量，结构体类型不对等错误。...但有时候需要访问原始的内核数据(如经常会访问到的 struct task_struct，表示一个进程或线程，包含大量进程信息)，此时就只能靠自己了。...这样，即使目标内核的task_struct结构中的"pid"字段在task_struct结构体内部发生了偏移(如，由于"pid"字段前面添加了额外的字段)，或即使该字段转移到了某个嵌套的匿名结构或联合体中...这种方式称为字段偏移量重定位。通过这种方式可以捕获不仅一个字段的偏移量，也可以捕获字段的其他属性，如字段的存在性或大小。...BPF程序可以使用一个知名名称(如LINUX_KERNEL_VERSION，用于获取允许的内核的版本)定义一个外部变量，或使用Kconfig的键(如CONFIG_HZ，用于获取内核的HZ值)，libbpf

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CPU绑核的意义

如果两个处理器同时请求访问一个资源（例如同一段内存地址），由硬件、软件的锁机制去解决资源争用问题 NUMA架构,基本特征是具有多个 CPU 模块，每个 CPU 模块由多个 CPU( 如 4 个 ) 组成...显然，访问本地内存的速度将远远高于访问远地内存 ( 系统内其它节点的内存 ) 的速度，这也是非一致存储访问 NUMA 的由来。...在Linux内核中关于进程或者线程的表示通常用task_struct，这个结构体中的用来表示CPU亲和性的是cpus_allowed位掩码。...，可以采取把CPU Core从Linux内核调度中剥离出来。...命令来设置 // 1.在Linux内核启动参数添加isolcpus参数 vi /boot/grub2.cfg中添加isolcpus=2,3 // 2.查看设置的情况 cat /proc/cmdline

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总结(三) 操作系统

模块一：硬件 1，存储分层越上面速度越快。 L1,L2 Cache是CPU私有的。L3是多个CPU共用的。...段表结构该段的物理地址 = 短号对应的基地址+偏移量。如果偏移量超过段长，则越界中断。问题内存碎片问题和内存交换效率低的问题。...内存分页为了解决分段的两个缺点（碎片问题和内存交换效率低）。实现：将虚拟内存和实际内存分割成一小片，这片称为页。Linux中页的大小是4k。再把页表和物理内存映射起来。...（最大差别）进程有完整的资源平台，线程只占用必要的资源，如寄存器和栈。线程有三种基本状态，执行，阻塞，就绪。线程启动和终止时间和占用资源都比进程少。线程崩了，所在进程也会崩溃。...6，线程的实现有三种线程和其对应的实现方式：用户线程：用户实现的线程内核线程：内核中实现的线程轻量级进程：进程的通信管道 1，存在内核中的缓存，一端存进去，另外一端读出来缓存。

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Linux阅码场 - Linux内核月报(2020年08月)

关于Linux内核月报 Linux阅码场 Linux阅码场内核月报栏目，是汇总当月Linux内核社区最重要的一线开发动态，方便读者们更容易跟踪Linux内核的最前沿发展动向。...本补丁主要实现：概括了bpfskstorage基础结构，以使其易于实现其他对象的本地存储为inode实现本地存储使bpf_ {sk，inode} _storage都可用于LSM程序 2.2 tailcalls...该问题的根本原因在于：虽然内核调度避免了用户模式下的超线程之间的攻击，但是当某个超线程进入内核时，内核调度逻辑并没有做任何追踪处理。这就导致了MDS和L1TF攻击在超线程并发执行时有机可乘。...在引入中面临着key如何存储来验证他正确的问题，本次采用b方案解决：将nonces存储在某地struct joinentry，用来验证MPJOIN ACK和对应的socket请求。...Service VM管理User VM的系统资源(如CPU、内存等)和I/O设备。它支持多个User VM，每个虚拟机都可以运行Linux、Android或Windows操作系统。

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kafka学习

每条消息的顺序值只相对于本批次的序号，所以这个值不能直接存储在日志文件中，服务端会将每条消息的顺序值转换成绝对偏移量。...Kafka通过nextOffset(下一个偏移量)来记录存储在日志中最近一条消息的偏移量。...索引条目的偏移量存储的是相对于“基准偏移量”的“相对偏移量” ，不是消息的“绝对偏移量” 。偏移量是有序的，查询指定的偏移量时，使用二分查找可以快速确定偏移量的位置。...Kafka采用零拷贝通用技术解决该问题。...，由cpu将数据从用户空间拷贝至内核空间(socket缓冲区)send()执行结束后，DMA执行第四次数据拷贝，将数据从内核拷贝至协议引擎 Linux 2.4+内核通过sendfile系统调用，提供了零拷贝

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手拿放大镜深究文件IO

同一个进程内可以有两个文件指针指向同一个打开的文件信息(如进程A中fd=11和fd=12，这种情况表示，同一个进程下开启了两个线程，而这两个线程打开了同一个文件)。 5....调用成功后，fd的偏移量会移动，移动的长度由读取到的字节数决定。调用read函数可能出现的结果如下： 1. 返回值等于len。表示读取的所有len个字节被存储到buf中，是正常的情况。 2....因为此时broker的log文件对于consumer是只读的，而且，kafka会存储consumer读取的偏移量，也就刚好对应mmap中的offset。 3....如果进程需要监听多个网络文件，每个文件就需要开启一个线程处理，可以想象当网络文件数量达到一定程度，进程处理就显得捉襟见肘，I/O多路复用就是解决此类问题。...3.3. epoll 由于select和poll的局限，linux2.6内核引入了epoll机制，虽然epoll的实现比select和poll要复杂的多，但是epoll确实解决了select和poll的性能问题

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(重磅原创)冬之焱: 谈谈Linux内核的栈回溯与妙用

作者简介：冬之焱，杭州某公司linux内核工程师，4年开发经验，对运用linux内核的某些原理解决实际问题很感兴趣。...版权声明：本文最先发表于"Linux阅码场"微信公众号，转载请在文章的最开头，保留本声明。 1 前言说起linux内核的栈回溯功能，我想这对每个Linux内核或驱动开发人员来说，太常见了。...这个unwind段中存储着跟函数入栈相关的关键数据。...还有一点就是，笔者在3.1.3节提到的，假如崩溃的函数中没有调用其他函数，那上述栈回溯就会有问题，就不会打印第二级函数，解决方法讲的也有，解决的代码这里就不再列出了。...此时可以通过tesk_pt_regs函数从线程内核栈中获取线程进入内核空间前的pc、lr、fp等寄存器的数据。

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从Linux零拷贝深入了解Linux IO

它可以随时读写（刷新时除外），而且速度很快，通常作为操作系统或其他正在运行中的程序的临时资料存储介质至于磁盘则是图中离用户最远的一层了，读写速度相差内存上百倍；另一方面自然针对磁盘操作的优化也非常多，如零拷贝...设置缓冲区最大的好处是可以减少磁盘 I/O 的操作，如果所请求的数据已经存放在操作系统的高速缓冲存储器中，那么就不需要再进行实际的物理磁盘 I/O 操作；然而传统的 Linux I/O 在数据传输过程中的数据拷贝操作深度依赖...其核心思想是，如果有多个调用者（callers）同时请求相同资源（如内存或磁盘上的数据存储），他们会共同获取相同的指针指向相同的资源，直到某个调用者试图修改资源的内容时，系统才会真正复制一份专用副本（private...是一段私有的映射（虚拟内存），如任何使用上文中提到过的mmap并以MAP_PRIVATE flag 声明的虚拟内存，那么相关的O_DIRECT I/O（不管是异步 I/O / 其它子线程中的 I/O）都必须在调用...，但O_DIRECT在NFS文件系统中的表现和本地文件系统不同，比较老版本的内核或是魔改过的内核可能并不支持这种组合这是因为在NFS协议中并不支持传递flag参数到服务器，所以O_DIRECT I/O实际上只绕过了本地客户端的

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从Linux零拷贝深入了解Linux-IO

至于磁盘则是图中离用户最远的一层了，读写速度相差内存上百倍；另一方面自然针对磁盘操作的优化也非常多，如零拷贝、direct I/O、异步 I/O 等等，这些优化的目的都是为了提高系统的吞吐量；另外操作系统内核中也有磁盘高速缓存区...设置缓冲区最大的好处是可以减少磁盘 I/O 的操作，如果所请求的数据已经存放在操作系统的高速缓冲存储器中，那么就不需要再进行实际的物理磁盘 I/O 操作；然而传统的 Linux I/O 在数据传输过程中的数据拷贝操作深度依赖...其核心思想是，如果有多个调用者（callers）同时请求相同资源（如内存或磁盘上的数据存储），他们会共同获取相同的指针指向相同的资源，直到某个调用者试图修改资源的内容时，系统才会真正复制一份专用副本（private...（参考线程切换和协程切换的成本差别）。...NFS 协议下的 O_DIRECT 虽然NFS文件系统就是为了让用户像访问本地文件一样去访问网络文件，但O_DIRECT在NFS文件系统中的表现和本地文件系统不同，比较老版本的内核或是魔改过的内核可能并不支持这种组合

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虚拟内存 & IO & 零拷贝

PPN 复制到寄存器的高三位中，接着把 12 位的偏移量 VPO 复制到寄存器的末 12 位构成 15 位的物理地址，即可以把该寄存器存储的物理内存地址 PA 发送到内存总线，访问高速缓存/主存；第...3.4 网络 IO 模型实际的网络模型常结合 I/O 复用和线程池实现，如 Reactor 模式： 3.4.1 单 reactor 单线程模型此种模型通常只有一个 epoll 对象，所有的接收客户端连接...而异步 IO 指：内核态拷贝数据到用户态这种方式也是交给系统线程来实现，不由用户线程完成，如 windows 的 IOCP ，Linux 的 AIO。...4.4 Sendfile + DMA gather copy Linux2.4 引入，将内核空间的读缓冲区（read buffer）中对应的数据描述信息（内存地址、地址偏移量）记录到相应的网络缓冲区（...socketbuffer）中，由 DMA 根据内存地址、地址偏移量将数据批量地从读缓冲区（read buffer）拷贝到网卡设备中，这样就省去了内核空间中仅剩的 1 次 CPU 拷贝操作，发生 2 次上下文切换

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.NET周刊【1月第3期 2024-01-24】

例子展示了如何在新线程中获取_asyncLocal的值，源码分析揭示了值是如何存储和传递的。...本地运行应用程序后，NuGet.Server会根据NuGet 3.3的本地存储布局重建Packages文件夹。...C# 线程本地存储为什么线程间值不一样 https://www.cnblogs.com/huangxincheng/p/17982804 本文讲述了ThreadStatic属性在多线程中的行为。...文章还介绍了常用的调试快捷键，如F5启动调试，F9设置断点等。断点帮助程序在特定位置停止，以便检查执行细节。监视功能可以观察变量值的变化，而内存观察则用于查看变量在内存中的存储情况。...随后，作者发现CefSharp.Wpf.HwndHost能够解决输入法框偏移问题，但使用HwndHost会带来空域规则遵守、细节处理复杂性增加等问题。

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Java 和操作系统交互细节

从软件层面上, class 文件被加载进虚拟机后,类信息会存放在方法区,在实际运行的时候会执行方法区中的代码,在 JVM 中所有的线程共享堆内存和方法区,而每个线程有自己独立的 Java 方法栈, 本地方法栈...Linux的设计者,为了保护操作系统,将进程的执行状态用内核态和用户态分开,同一个进程中,内核和用户共享同一个地址空间,一般 4G 的虚拟地址,其中 1G 给内核态, 3G 给用户态.在程序设计的时候我们要尽量减少用户态到内核态的切换...上,另外由于对用户编程要求高,所以目前主流的操作系统都是在内核支持线程,而在Linux中线程是一个轻量级进程,只是优化了线程调度的开销.而在 JVM 中的线程和内核线程是一一对应的,线程的调度完全交给了内核...,他是指多个任务访问共享资源如内存或文件时候的指令,他是指令并不是受访问的资源....Linux启动的时候,先通过 RTC 获取初始时间,之后内核通过 PIT 中的定时器的时钟滴答来维护日期,并且会定时将该日期写入 RTC,而应用程序的定时器主要是通过设置 PIT 的初始值设置的,当初始值减到

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Java 和操作系统交互，你猜会发生什么？

本地方法栈(面向 native 方法),PC寄存器(存放线程执行位置),当调用一个方法的时候, Java 虚拟机会在当前线程对应的方法栈中压入一个栈帧,用来存放 Java 字节码操作数以及局部变量,这个方法执行完会弹出栈帧...Linux的设计者,为了保护操作系统,将进程的执行状态用内核态和用户态分开,同一个进程中,内核和用户共享同一个地址空间,一般 4G 的虚拟地址,其中 1G 给内核态, 3G 给用户态.在程序设计的时候我们要尽量减少用户态到内核态的切换...上,另外由于对用户编程要求高,所以目前主流的操作系统都是在内核支持线程,而在Linux中线程是一个轻量级进程,只是优化了线程调度的开销.而在 JVM 中的线程和内核线程是一一对应的,线程的调度完全交给了内核...,他是指多个任务访问共享资源如内存或文件时候的指令,他是指令并不是受访问的资源....Linux启动的时候,先通过 RTC 获取初始时间,之后内核通过 PIT 中的定时器的时钟滴答来维护日期,并且会定时将该日期写入 RTC,而应用程序的定时器主要是通过设置 PIT 的初始值设置的,当初始值减到

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硬核操作系统讲解

如 Linux 上提供了 sched_setaffinity 方法实现这一功能，其他操作系统也有类似功能的 API 可用。...内核态线程注意：Linux中的JVM从1.2版以后是基于pthread实现的，所以现在Java中线程的本质就是操作系统中的线程。优点：一个进程中某个线程阻塞不会影响其他内核线程运行。...Linux特性： Linux中没有真正的线程，因为Linux并没有为线程准备特定的数据结构。在内核看来只有进程而没有线程，在调度时也是当做进程来调度。...Linux所谓的线程其实是与其他进程共享资源的进程。但windows中确实有线程。 Linux中没有的线程，线程是由进程来模拟实现的。所以在Linux中在CPU角度看，进程被称作轻量级进程LWP。...在操作系统图范畴内为了屏蔽设备控制器的差异，引入了设备驱动程序，不同设备到驱动程序会提供统一接口给操作系统来调用，这样操作系统内核会像调用本地代码一样使用设备驱动程序接口。

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硬核操作系统讲解

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从Linux零拷贝深入了解Linux-IO

至于磁盘则是图中离用户最远的一层了，读写速度相差内存上百倍；另一方面自然针对磁盘操作的优化也非常多，如零拷贝、direct I/O、异步I/O等等，这些优化的目的都是为了提高系统的吞吐量；另外操作系统内核中也有磁盘高速缓存区...设置缓冲区最大的好处是可以减少磁盘I/O的操作，如果所请求的数据已经存放在操作系统的高速缓冲存储器中，那么就不需要再进行实际的物理磁盘I/O操作；然而传统的Linux I/O在数据传输过程中的数据拷贝操作深度依赖...其核心思想是，如果有多个调用者（callers）同时请求相同资源（如内存或磁盘上的数据存储），他们会共同获取相同的指针指向相同的资源，直到某个调用者试图修改资源的内容时，系统才会真正复制一份专用副本（private...O（不管是异步 I/O / 其它子线程中的 I/O）都必须在调用fork系统调用前执行完毕；否则会造成数据污染或产生未定义的行为。...虽然NFS文件系统就是为了让用户像访问本地文件一样去访问网络文件，但O_DIRECT在NFS文件系统中的表现和本地文件系统不同，比较老版本的内核或是魔改过的内核可能并不支持这种组合。

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