文章目录 一、Linux 内核中的内存管理模块 二、硬件设备内存管理 一、Linux 内核中的内存管理模块 ---- Linux 内核还需要处理如下内容 : ① 页错误异常处理 ② 页表管理 ③ 引导内存分配器...: 页分配器 , 块分配器 , 不连续页分配器 , 连续内存分配器 , 每处理器内存分配器 ; " 页分配器 " 负责分配 内存物理页 , 使用的是 " 伙伴分配器 " ; " 不连续页分配器 " 提供了...vmalloc 函数 用于分配内存 , vfree 函数 用于 释放内存 ; 申请的 " 不连续物理页 “ 可以 映射到 ” 连续的虚拟页 " ; ④ 内存碎片整理 ⑤ 内存耗尽处理 ⑥ 内存控制组...回收内存 ; ⑦ 页回收处理 二、硬件设备内存管理 ---- 硬件设备内存管理 : ① CPU 处理器 中的 " 内存管理单元 " ( MMU ) 和 高速缓存 ; ② 物理内存 在 " 内存管理单元..." ( MMU ) 中 , 还有一个 " 页表缓存 " ; 页表缓存 中缓存了 最近使用的 " 页表映射 “ , 该映射的作用是 将 ” 物理地址 " 映射为 " 虚拟地址 " ; CPU 处理器
1.开场白 环境： 处理器架构：arm64 内核源码：linux-5.11 ubuntu版本：20.04.1 代码阅读工具：vim+ctags+cscope 通用操作系统，通常都会开启mmu来支持虚拟内存管理...，而页表管理是在虚拟内存管理中尤为重要，本文主要以回答几个页表管理中关键性问题来解析Linux内核页表管理，看一看页表管理中那些鲜为人知的秘密。...1）地址转换 将虚拟地址转换为物理地址 2）权限管理 管理cpu对物理页的访问，如读写执行权限 3）隔离地址空间 隔离各个进程的地址空间，使其互不影响，提供系统的安全性 打开mmu后，对没有页表映射的虚拟内存访问或者有页表映射但是没有访问权限都会发生处理器异常...遍历页表，将va转换为pa，页面权限管理 涉及到的硬件为: mmu ->功能：查询tlb或者遍历页表 tlb ->功能：缓存最近转换的页表条目 页表基地址寄存器 如ttbr0_el1 ttbr1_el1...2）Linux内核 填写页表，将页表基地址告诉mmu 内核初始化建立内核页表，实现缺页异常等机制为用户任务按需分配并映射页表。 当然，内核也可以遍历页表，如缺页异常时遍历进程页表。 10.
在深入探讨Linux虚拟网络设备的底层原理之前，重要的是要理解这些设备如何在Linux内核中实现，以及它们如何与操作系统的其他部分交互以提供高效且灵活的网络功能。...虚拟网络设备在现代网络架构中发挥着关键作用，特别是在云计算☁️、容器化和网络功能虚拟化（NFV）环境中。1. Linux内核网络栈Linux内核网络栈是虚拟网络设备功能实现的基础。...在这个过程中，内核利用各种网络设备和配置（如网桥、路由表和防火墙规则）对数据包进行处理。2....网络命名空间网络命名空间是Linux提供的一种强大的隔离机制️，允许在同一物理系统上运行多个独立的网络堆栈。每个网络命名空间都有自己的网络设备、IP地址、路由表、防火墙规则和其他网络配置。...虚拟网络设备配置和管理 Linux提供了丰富的工具和API来配置和管理虚拟网络设备，如iproute2、netlink和ethtool等。
了解虚拟网络设备的概念定义与原理： 首先了解虚拟网络设备是什么，它如何在Linux系统中工作，以及它与物理网络设备的区别。...基本配置： 学习如何配置虚拟网络设备的基本属性，比如IP地址。2. 第二阶段：实践应用2.1. 进阶配置网络隔离： 了解如何使用虚拟网络设备进行网络隔离，例如利用veth配合网络命名空间。...源码分析内核实现： 深入Linux内核️，研究虚拟网络设备的实现细节和工作原理。代码阅读： 针对感兴趣的虚拟网络设备，阅读其源代码，理解其设计和实现机制。3.2....自主研发： 基于已有的虚拟网络设备，尝试开发新的功能或工具，解决实际问题。4. 学习资源与工具️官方文档： Linux内核文档，特定虚拟网络设备的官方文档。...社区和论坛： 加入Linux网络技术的社区和论坛，如Stack Overflow、Reddit的Linux网络版块，以及特定的Linux虚拟网络设备讨论组。
Cgroups是Linux内核提供的一种可以限制、记录、隔离进程组（process groups）所使用的物理资源（如：CPU、内存、IO等）的机制。...资源统计（Accounting）：cgroups 可以统计系统的资源使用量，如 CPU 使用时长、内存用量等等，这个功能非常适用于计费。...「查看linux是否启用了linux cgroups」 对应的CGROUP项为“y”代表已经打开linux cgroups功能。...fork()的实际开销就是复制父进程的页表以及给子进程创建惟一的进程描述符。...，而调用 exec() 执行新程序后，又要把所有页表删除重置新的页表，建立映射关系，效率很低； 所以要有 vfork()，vfork() 的 clone_flags 位置了 CLONE_VM ，表示共享父进程的地址空间
内核的所有代码，包括子系统（如内存管理、文件管理、设备驱动程序）都打包到一个文件中。内核中的每一个函数都可以访问到内核中所有其他部分。目前支持模块的动态装卸(裁剪)。...tools/ ---- 一些常用工具，如性能剖析、自测试等。Kconfig, Kbuild, Makefile, scripts/ ---- 用于内核编译的配置文件、脚本等。...Linux源码树提供了一个驱动子目录，该子目录又进一步划分为各种支持设备，如蓝牙、I2C、串口等。设备驱动程序的代码可以在。/Linux/驱动程序。...66、如何在/var目录下找出90天之内未被访问过的文件? 67、如何在/home目录下找出120天之前被修改过的文件? 68、在整个目录树下查找文件“core”，如发现则无需提示直接删除它们。...、限期调度类的处理器负载均衡、实时调度类的处理器负载均衡、公平调度类的处理器负载均衡 内存管理专题 1：内存原理 SMP/NUMA模型组织 物理内存组织结构与模型 页表/页表缓存：页表框架目录结构、TLB
源码解析 Java 并发源码 来源：cnblogs.com/wujianming- 110117/p/13063748.html 一、走进Linux 内存 二、 Linux 内存地址空间 三、 Linux...，如：ACPI_BASE 等 8、进程内存空间 用户进程通常情况只能访问用户空间的虚拟地址，不能访问内核空间虚拟地址 内核空间是由内核负责映射，不会跟着进程变化；内核空间地址有自己对应的页表，用户进程各自有不同额页表...为何限制大块内存分配 分配的内存越大, 失败的可能性越大 大块内存使用场景少 内核中获取 4M 以上大内存的方法 修改 MAX_ORDER, 重新编译内核 内核启动选型传递'mem='参数, 如'mem..., 需要重新编译内核 vmalloc 函数，内核代码使用它来分配在虚拟内存中连续但在物理内存中不一定连续的内存 5、伙伴系统——反碎片机制 不可移动页 这些页在内存中有固定的位置，不能够移动，也不可回收...它们是通过页表映射的 当它们移动到新的位置，页表项也会相应的更新 6、slab 算法——基本原理 基本概念 Linux 所使用的 slab 分配器的基础是 Jeff Bonwick 为 SunOS 操作系统首次引入的一种算法
但是，获得巨页表和TLB支持的前提，是需要对处理器和操作系统（Linux或者Windows）进行正确的配置。将不同的应用软件线程安排在特定处理器核上运行，这种调优方法可以大幅提升软件处理性能。...内核网络协议栈Linux或Free BSD系统中，用户态程序调用系统套接字进行数据收发时，会使用内核网络协议栈。...；后者是为实现NFV用户隔离而在流量中添加的用户标识，如VLAN、Vx LAN等。...设置nmi_watchdog=0 关闭SELinux功能。修改Linux的OS的GRUB参数，示例如下。 设置selinux=0 关闭处理器的P状态调整和softlockup功能。...DPDK广泛使用了大页（2M或者1G）机制，以Linux系统为例，1G的大页一般不能在系统加载后动态分配，所以一般会在内核加载的时候设置好需要用到的大页。
对Linux内核的设计原理进行了细致的说明，也有具体实现部分的介绍，结合源码能很好的理解Linux内核； 在简单翻了一遍之后，带着如下几个疑问，整理了下相关知识点： 1、内核是什么时候加载运行的； 2、...解决的是： 1、多进程使用同一个内存硬件资源； 2、内存数据隔离； 3、内存数据安全； 4、内存使用监控； 通过MMU的访存 MMU会先查找TLB中的虚拟地址表 如果TLB中没有虚拟地址的入口，硬件从主存储器中的转换表中获取转换与访问权限...节：1MB的存储器块 大页：64KB的存储器块 小页：4KB的存储器块 微页：1KB的存储器块 页表的级别 存在主存储器内的转换页表有两个级别： 第一级表：存储节转换表与指向第二级表的指针 第二级表：...（2）存储微页的转换表。 MMU/Cache line CPU L1/L2高速缓存 页高速缓存：Linux内核实现的磁盘缓存，主要用来减少对磁盘的I/O操作。...； 7、任何匿名的内存映射，如mallo分配的内存；
1.7 内核在源码中的体现？ 1.8 如何理解系统调用？ 1.9 如何理解特权级？...为了高效的使用物理内存，Linux 内核有一套管理内存的方法。从硬件的视角，将物理内存按功能划分为不同的内存域，其中包括内核模块、高速缓冲区、虚拟盘、主内存区。...从硬件的角度，堆栈段寄存器和堆栈指针寄存器中设定的值表示当前所使用的堆栈；从软件的角度， Linux0.11 系统中的堆栈包括有：系统初始化的临时堆栈、内核程序的使用堆栈、任务的内核态堆栈、任务的用户态堆栈...1.7 内核在源码中的体现？...特权级 ISA 允许内核态的进程执行特殊权限的指令(比如设置页表指令，关时钟中断指令)。
内核的所有代码，包括子系统（如内存管理、文件管理、设备驱动程序）都打包到一个文件中。内核中的每一个函数都可以访问到内核中所有其他部分。目前支持模块的动态装卸(裁剪)。...功能：将一个新程序加载到当前进程的内存中并执行。旧程序的内存页将刷出，其内容替换为新的数据。然后开始执行新程序。...页帧：物理内存页 页：专指虚拟地址空间中的页。 页表：将虚拟地址空间映射到物理地址空间的数据结构。...,Linux内核总是使用四级页表，剩余部分由内核通过控页表对缺少的页表进行仿真。...，将各种底层的文件系统的具体特征与应用层隔离开。
本文将深入探讨Linux虚拟网络设备的世界，带你了解它们是什么、包含哪些类型、为什么需要它们，以及如何在应用开发中充分利用它们。1. 什么是Linux虚拟网络设备？...Linux虚拟网络设备是一种存在于软件中的网络通信接口，它模拟了物理网络设备的功能，但完全在Linux内核空间中实现。与物理网络设备不同，虚拟网络设备不依赖于硬件资源，提供了更高的灵活性和可配置性。...Linux虚拟网络设备，有点像这个游戏中的交通网络。它们存在于计算机软件中，模拟了真实世界网络设备（比如路由器、交换机）的功能，但完全是虚拟的、看不见摸不着的。...案例研究和源码阅读：通过分析开源项目和相关技术的实现案例，理解虚拟网络设备的应用方式。深入阅读Linux内核源码，特别是网络子系统部分，可以帮助你理解虚拟网络设备的底层工作原理。...重点：网络隔离与安全：理解虚拟网络设备如何实现网络隔离和保障网络安全是关键。性能优化⚙️：虚拟网络设备的性能通常受限于软件实现，如何在不牺牲安全性和灵活性的前提下优化性能是一个挑战。
因此，各个手机厂商开始在手机系统中嵌入该功能，如今市场上的手机厂商都逐渐增加了应用双开的功能，如小米，华为，OPPO。他们是如何做到的呢？...小米和华为手机具有系统分身的功能，在一个Android手机设备实现多个系统空间，即系统分身，系统之间互相隔离。下面三张图是小米的系统分身和应用双开的截图。...虚拟化标识符、内核接口和硬件资源，并将OS资源标识符映射到虚拟标识符上 虚拟化 文件系统路径、PID、IPC、网络接口和UID等，保证VP隔离 三种访问配置： （1）no access：VP可限制某些权限...Networking 内核层+用户层虚拟化 （1）核心网络资源虚拟化 network namespace 如IP地址，网络适配器，路由表和端口号 VP的虚拟标识符被转换成物理标识符 内核层实现网络和VP...（1）每个容器都是一个独立的安卓系统 （2）Linux容器技术（Linux Container, LXC）是一种操作系统层的轻量级虚拟化技术，LXC的实现依赖Linux 内核中的NameSpace和Cgroups
本文介绍了Linux虚拟存储技术的特点，并结合操作系统原理和Linux内核源码，通过分析虚拟存储管理所需的主要数据结构及其相互关系，来更深入地了解Linux虚拟存储管理机制。...两级表的第一级表称为页目录，存储在一个4K字节的页中，页目录表共有1K个表项，每个表项为4个字节，线性地址最高的10位（22-31位）用来产生第一级表索引，由该索引得到的表项中的内容定位了二级表中的一个表的地址...第二级表称为页表，存储在一个4K字节页中，它包含了1K字节的表项，每个表项包含了一个页的物理地址。二级页表由线性地址的中间10位（12-21位）进行索引，定位页表表项，获得页的物理地址。...Linux支持了多数标准的虚拟内存操作，如读取、关闭、共享、缺页等。...，调用该命令； /* 当取消全部映射后，内核就会自动调用close()进行关闭操作。
--HugePages是 Linux 2.6版本内核中集成的一个特性。它是一种拥有更大页面的方法，对于处理非常大的内存非常有用。它对于32位和64位配置都很有用。...透明大页存在的问题： Oracle Linux team 在测试的过程中发现，如果 linux 开启透明大页 THP，则 I/O 读写性能降低 30%；如果关闭透明大页 THP，I/O 读写性能则恢复正常...因此，Oracle 建议在所有 Oracle 数据库服务器上禁用透明大页，以避免性能问题。 Linux7 默认情况下是开启透明大页功能的。检查系统对应版本。....x86_64 D.修改当前的内核配置立即关闭透明大页。...3、由于页表数量的减少，使得 CPU 中的 TLB（可理解为CPU对页表的CACHE）的命中率大大提高。
在这里插入图片描述 虚拟地址和物理地址的映射关系存储在页表中，而现在页表又是分级的。 64 位系统一般都是 3~5 级。 常见的配置是 4 级页表，就以 4 级页表为例说明。...这个也就是大页表，可以提升内存与访问速度。 可以为虚拟地址配置比最大宽度小的宽度，并且可以为内核虚拟地址和用户虚拟地址配置不同的宽度。...（全是0是代表的用户，全是1代表的是内核。） （2）编译ARM64架构的Linux内核时，可以选择虚拟地址宽度 • （1）如果选择页长度4KB，默认的虚拟地址宽度是39位。...在ARM64架构的Linux内核中，内核虚拟地址和用户虚拟地址的宽度相同。...小结 1-几个问题 （1）为什么没有MMU就无法运行Linux系统？ 这是因为 Linux 内核将虚拟地址空间分为多个页面，并将这些页面映射到物理地址空间上，以实现内存隔离、保护和虚拟内存等功能。
机器模式主要用于配置计算机。Xv6在机器模式下执行很少的几行代码，然后更改为管理模式。 在管理模式下，CPU被允许执行特权指令： 例如，启用和禁用中断、读取和写入保存页表地址的寄存器等。...有许多因素限制了进程地址空间的最大范围： RISC-V上的指针有64位宽；硬件在页表中查找虚拟地址时只使用低39位；xv6只使用这39位中的38位。...xv6内核为每个进程维护许多状态片段，并将它们聚集到一个proc(*kernel/proc.h*:86)结构体中。一个进程最重要的内核状态片段是它的页表、内核栈区和运行状态。...---- 真实世界 在现实中，人们可以同时看到宏内核和微内核。许多Unix都采用宏内核。例如，尽管Linux的一些操作系统功能作为用户级服务器运行（例如窗口系统），但它是宏内核架构。...而如L4、Minix和QNX的内核都被组织成一个带有多个服务器的微内核，微内核在嵌入式设备中得到了广泛的应用。 大多数操作系统都采用了进程的概念，并且大多数操作系统的进程看起来与xv6相似。
所谓文件页，就是与文件对应的内存页，如进程的代码、映射的文件都属于文件页，当内存不足时，这部分的内存可以写回到存储器中；与之对应的就属于匿名页，即没有与具体文件对应的页，如进程的堆栈等，内存不足时，如果存在...• KernelStack：内核栈大小 • PageTables：页表的大小（用于将虚拟地址翻译为物理地址），内存分配越多，此块内存就会增大。...当前R329 上配置一个页的大小为4K，因此总共有128M / 4K = 32768 个页，而sizeof(struct page) 的值为64B，因此这一块共32768 * 64 = 2048 KB。...优化方法主要有如下几种： 关闭不需要的模块，关闭模块下不需要的功能。 在内核根目录，执行scripts/ksize.py vmlinux各个模块的代码段数据段的统计信息。 关闭内核调试功能。...减少守护进程数量，实时运行/关闭特定程序。 将只被一次依赖的动态库转化为静态库。 使用dlopen 来控制动态库的生存周期。 优化程序源码。
内核守护进程(khugepage)在后台运行，将空闲页面拼接在一起形成/free大页面。 我们建议关闭此功能，而不是显式地分配巨大的页面(这不是一个强烈建议)。...如果页面不在内存中，页面回收可能会增加延迟。 我们对运行 nfv 应用程序的建议是不要配置swapping，特别是避免交换（关闭交换）。...KSM是Linux内核的一种特性，它允许内核在两个或多个进程（包括虚拟客户机）之间共享完全相同的内存页。...此外，KSM 尝试定期合并页面（通常为 200 毫秒，但可通过调整/sys/kernel/mm/ksm/sleep_millisecs中的条目进行配置） 我们建议在运行单个 vpp 实例时关闭此功能。...因此，即使单个CPU内核可以实现所需的性能目标，在“一个主线程+一个工作线程”配置中运行VPP将有助于减轻外部因素可能产生的影响，并允许一个工作线程提供更好更一致的转发性能。
可以在驱动程序初始化时选择资源配置文件HMC 需要在主机内存中驻留大量数据结构的后备存储来执行其功能。 表 9-11 提供了数据结构的列表以及需要为每个数据结构分配的内存量。...这些 HMC 资源配置文件用于对 HMC 段描述符表和协议引擎门铃资源进行分区。 软件在每个 PCI 功能的基础上执行 FPM 划分。 表 9-13 中描述了当前定义的 HMC 资源配置文件。...保留默认大小的大页的最简单方法是使用 procfs 接口： echo 20 > /proc/sys/vm/nr_hugepagesHugetlbfs 本文的例子摘自 Linux 内核源码中提供的有关说明文档...，如/proc/sys/vm/nr_hugepages给出了当前内核中配置的大页面的数目，也可以通过该文件配置大页面的数目，如： echo 20 > /proc/sys/vm/nr_hugepages...pagemap 是内核中的一组新接口（自 2.6.25 起），允许用户空间程序通过读取“/proc”中的文件来检查页表和相关信息检查进程页表/内存页映射: https://www.kernel.org
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