而且这个问题还关联到了我们后面要学习的多线程、I/O 模型、网络优化等。 所以这是一道很不错的面试题目,它不是简单考某个概念,而是通过让求职者比较两种东西,从而考察你对知识整体的认知和理解。
本文作者网易数帆云网络数据面负责人汪翰林,在工作中从事服务网格的网络数据面性能优化,发现其中的网络性能优化的原理具有相通性。本文对通用的网络性能优化方法做出了总结,包括服务网格及网络性能优化分析、网络性能优化技术介绍、网络性能优化思路三个方面,并列举了实际案例进行进一步诠释,供大家在实际做性能优化时参考。
在计算机科学中,操作系统是管理计算机硬件与软件资源的核心软件,它负责分配和调度计算机资源,提供各种服务以支持应用程序的运行。操作系统中的用户态和内核态是两个重要的概念,它们定义了应用程序和操作系统之间的交互方式。这篇文章我们将详细解释这两个概念,以及它们在操作系统中的作用和意义。
从概念上讲,计算机的结构是总线型的:布置一根总线将各种硬件设备挂在总线(Bus)上。
Wasm 最初是以浏览器安全沙盒为目的开发的,发展到目前为止,WebAssembly 已经成为一个用于云原生软件组件的高性能、跨平台和多语言软件沙箱环境,Wasm 轻量级容器也非常适合作为下一代无服务器平台运行时。另一个令人兴奋的趋势是 eBPF 的兴起,它使云原生开发人员能够构建安全的网络、服务网格和多种可观测性组件,并且它也在逐步渗透和深入到内核的各个组件,提供更强大的内核态可编程交互能力。
Linux 用户态和内核态由于 CPU 权限的限制,通信并不像想象中的使用进程间通信方式那么简单,今天这篇文章就来看看 Linux 用户态和内核态究竟有哪些通信方式。
注: 此系列内容来自网络,未能查到原作者。感觉不错,在此分享。不排除有错误,可留言指正。
linux驱动程序一般工作在内核空间,但也可以工作在用户空间。下面我们将详细解析,什么是内核空间,什么是用户空间,以及如何判断他们。 Linux简化了分段机制,使得虚拟地址与线性地址总是一致,因此,Linux的虚拟地址空间也为0~4G。Linux内核将这4G字节的空间分为两部分。将最高的1G字节(从虚拟地址0xC0000000到0xFFFFFFFF),供内核使用,称为“内核空间”。而将较低的3G字节(从虚拟地址 0x00000000到0xBFFFFFFF),供各个进程使用,称为“用户空间)。因为每个进程可以通过系统调用进入内核,因此,Linux内核由系统内的所有进程共享。于是,从具体进程的角度来看,每个进程可以拥有4G字节的虚拟空间。 Linux使用两级保护机制:0级供内核使用,3级供用户程序使用。从图中可以看出(这里无法表示图),每个进程有各自的私有用户空间(0~3G),这个空间对系统中的其他进程是不可见的。最高的1GB字节虚拟内核空间则为所有进程以及内核所共享。 内核空间中存放的是内核代码和数据,而进程的用户空间中存放的是用户程序的代码和数据。不管是内核空间还是用户空间,它们都处于虚拟空间中。 虽然内核空间占据了每个虚拟空间中的最高1GB字节,但映射到物理内存却总是从最低地址(0x00000000)开始。对内核空间来说,其地址映射是很简单的线性映射,0xC0000000就是物理地址与线性地址之间的位移量,在Linux代码中就叫做PAGE_OFFSET。 内核空间和用户空间之间如何进行通讯? 内核空间和用户空间一般通过系统调用进行通信。 如何判断一个驱动是用户模式驱动还是内核模式驱动? 判断的标准是什么? 用户空间模式的驱动一般通过系统调用来完成对硬件的访问,如通过系统调用将驱动的io空间映射到用户空间等。因此,主要的判断依据就是系统调用。 内核空间和用户空间上不同太多了,说不完,比如用户态的链表和内核链表不一样;用户态用printf,内核态用printk;用户态每个应用程序空间是虚拟的,相对独立的,内核态中却不是独立的,所以编程要非常小心。等等。 还有用户态和内核态程序通讯的方法很多,不单单是系统调用,实际上系统调用是个不好的选择,因为需要系统调用号,这个需要统一分配。 可以通过ioctl、sysfs、proc等来完成。
内存的申请释放对程序员来说就像空气一样自然,你几乎不怎么能意识到,有时你意识不到的东西却无比重要,申请过这么多内存,你知道申请内存时底层都发生什么了吗?
进程是操作系统分配资源(CPU、内存、文件)、调度任务和执行的一个基本单位。它拥有独立的内存空间、已分配的资源和独立的执行上下文。 线程是CPU调度的基本单位,同一进程内的线程共享了进程的资源和内存空间。
Fuse有两部分组成:fuse驱动和用户态的daemon.fuse驱动是由内核的fuse设备驱动(/dev/fuse),这个字符设备驱动充当代理,针对不同的文件系统实现提供kernel和用户态daemon的通信桥梁;用户态daemon是从/dev/fuse设备读取,然后处理这些请求,最后把处理的就结果写回到/dev/fuse设备。
进程是一个可执行程序在运行时的一块独立的虚拟内存[1]空间,Linux 给每个进程分配一个虚拟内存空间,包括栈空间、未使用内存、堆空间、BSS、DATA、TEXT 等。
作者 | 汪翰林 编辑 | 蔡芳芳 Redis 作为最受欢迎的 NoSQL 数据库之一,具备高性能、高可用性、高扩展性等特点,在各互联网业务中使用广泛。目前业界针对 Redis 的性能优化主要针是配置项优化以及使用方式的优化。本文介绍网易数帆尝试撇开 Redis 本身,而从通用的协议栈层面来做优化,这种优化方式理论上可推广到其他 Socket 类互联网应用,如 Memcached、Ngnix、Envoy 等。 分 析 Redis-server 作为一个标准的 Socket 类应用,会通过监听地
不知从几何起,可能是大三那年的操作系统考试,也可能是刚经历完的秋招,这些概念总是迷迷糊糊,可能自己回答的和其他人的答复也差不多,并没有什么亮点,通常都会以:「我们换个题」的方式结束,有时候也挺尴尬的。我们不妨看看这样几个题应该怎么去回答
从应用程序或者应用开发者的角度来看,操作系统是计算机系统的核心软件,它为应用程序提供运行环境和基础服务。
eBPF 是一项革命性的技术,起源于 Linux 内核,可以在操作系统的内核中运行沙盒程序。它被用来安全和有效地扩展内核的功能,而不需要改变内核的源代码或加载内核模块。eBPF 通过允许在操作系统内运行沙盒程序,应用程序开发人员可以在运行时,可编程地向操作系统动态添加额外的功能。然后,操作系统保证安全和执行效率,就像在即时编译(JIT)编译器和验证引擎的帮助下进行本地编译一样。eBPF 程序在内核版本之间是可移植的,并且可以自动更新,从而避免了工作负载中断和节点重启。
在前一章节中,我们了解了DMA技术在文件传输中的重要性,并简要介绍了零拷贝技术。为了提高文件传输的性能,我们需要减少用户态与内核态之间的上下文切换次数以及内存拷贝次数。本章将深入探讨零拷贝技术的优化方法,让我们一起走进零拷贝的优化之路!
我们常用的显示器接口有HDMI、VGA等接口,这些接口是直接在显卡上的,当显示器插在显卡上,显卡就直接可以将显示信号输出到显示器了。
中,如果有些指令用错会使系统崩溃,所以用户程序是不可信的,无论程序员是否有意,都可能把系统弄崩溃。
本文为《大模型时代的 AI 基础设施——百度 AI 大底座》系列云智公开课“AI 算力构建”模块中第二讲《GPU 容器虚拟化新能力发布和全场景实践》的内容精华,以百度智能云资深工程师王利明的演讲视角进行了整理:
有任何问题或者想了解的东西,不管是不是和本项目相关,都可以在本项目的 discussions 里面开始讨论。
Flannel是一种跨主机容器间的网络通信方案,本身只是一个框架,真正提供网络功能的是其具体的后端实现
微内核是提供操作系统内核基本核心功能功能的操作系统版本。简单的说就是只提供操作系统的核心部分,比如任务调度,ipc,还有一些基本的内存管理。而其他的功能都是作为服务运行在操作系统之上,比如网络协议栈lwip,或者文件系统等等。这些服务是在操作系统之上的服务,所以只用和系统进行交互就可以了。
利用 java.io 类库,直接为源文件构建一个 FileInputStream 读取,然后再为目标文件构建一个FileOutputStream,完成写入工作。
我们线程是程序运行的最小单位。我们Java进程使用线程操作的时候,本质还是底层原生操作系统级别的线程操作。比如Java调用阻塞、唤醒一个线程的时候,我们就需要在用户态、内核态之间切换线程的状态。
后面几篇文章开始整理多路复用相关的知识,特别是epoll相关的原理介绍。本篇文章是第1篇文章,也是后续知识的基础,笔者觉得只有真正弄清楚了内核态和用户态,才能更好的理解后续的知识。
操作系统有三个特权级别:R0(Ring0)、R1(Ring1)、R2(Ring2)和R3(Ring3)。R0相当于内核态,R3相当于用户态,不同级别能够运行不同的指令集合。
操作系统对程序的执行权限进行分级,分别为用户态和内核态。用户态相比内核态有较低的执行权限,很多操作是不被操作系统允许的,简单来说就是用户态只能访问内存,防止程序错误影响到其他程序,而内核态则是可以操作系统的程序和普通用户程序
java的线程是映射到操作系统原生线程之上的,如果要阻塞或唤醒一个线程就需要操作系统介入,需要在户态与核心态之间切换,这种切换会消耗大量的系统资源,因为用户态与内核态都有各自专用的内存空间,专用的寄存器等,用户态切换至内核态需要传递给许多变量、参数给内核,内核也需要保护好用户态在切换时的一些寄存器值、变量等,以便内核态调用结束后切换回用户态继续工作。
阅读本文大概 4.7 分钟 在前文「从 Bridge 到 OVS」中,我们已经对 OVS 进行了一番探索。本文决定从 OVS 的整体架构到各个组件都进行一个详细的介绍。 OVS 架构 OVS 是产品级的虚拟交换机,大量应用在生产环境中,支撑整个数据中心虚拟网络的运转。OVS 基于 SDN 的思想,将整个核心架构分为控制面和数据面,数据面负责数据的交换工作,控制面实现交换策略,指导数据面工作。 📷 从整体上看,OVS 可以划分为三大块,管理面、数据面和控制面。 数据面就是以用户态的 ovs-vswitchd
零拷贝作用 : 在网络编程中 , 如果要进行性能优化 , 肯定要涉及到零拷贝 , 使用零拷贝能极大的提升数据传输性能 ;
—>内核态: CPU可以访问内存所有数据, 包括外围设备, 例如硬盘, 网卡. CPU也可以将自己从一个程序切换到另一个程序 —>用户态: 只能受限的访问内存, 且不允许访问外围设备. 占用CPU的能力被剥夺, CPU资源可以被其他程序获取
内核态:cpu可以访问内存的所有数据,包括外围设备,例如硬盘,网卡,cpu也可以将自己从一个程序切换到另一个程序。
用户程序有用户态和内核态两种状态。用户态就是执行在用户空间中,不能直接执行系统调用。必须先切换到内核态,也就是系统调用的相关数据信息必须存储在内核空间中,然后执行系统调用。
今天分享一位同学,之前米哈游的春招实习的Java后端面经,主要考察了java+操作系统+mysql+网络,这四个方面,成功进入二面了。
linux的kernel内核外是系统调用,系统调用外是shell、库函数,而应用程序则在最外层
内核态就是拥有资源多的状态,或者说访问资源多的状态,也称为特权态。相对来说,用户态就是非特权态,访问的而资源将受到限制。如果一个程序运行在特权态,该程序就可以访问计算机的任何资源,它的资源访问权限不受限制。如果一个程序运行在用户态,其资源需求将受到各种限制。如:要访问操作系统的内核数据结构,如进程表,则需要在特选态下才能办到。如果要访问用户程序里的数据,在用户态即可。
显然,从上面得知本机直接内存的分配不会受到Java堆大小的限制,但这里要注意直接内存也是物理内存的一部分,也受到真实内存的限制,所以当直接内存占用过多时,使Java堆分配不到足够的内存空间也就抛出OOM异常了
究竟什么是用户态,什么是内核态,这两个基本概念以前一直理解得不是很清楚,根本原因个人觉得是在于因为大部分时候我们在写程序时关注的重点和着眼的角度放在了实现的功能和代码的逻辑性上,先看一个例子:
现代操作系统一般将 OS 划分非若干层次,再将 OS 的不同功能分别设置在不同的层次中。通常将一些与硬件紧密相关的模块(如中断处理程序等)、各种常用设备的驱动程序以及运行频率较高的模块(如时钟管理、进程调度和许多模块所公用的一些基本操作),都安排在紧靠硬件的软件层次中,将它们常驻内存,即通常所称为的OS 内核。这种安排方式的目的在于两个方面:
当一个任务(进程)执行系统调用而陷入内核代码中执行时,我们就称进程处于内核运行态(或简称为内核态)。此时处理器处于特权级最高的(0级)内核代码中执行。当进程处于内核态时,执行的内核代码会使用当前进程的内核栈。每个进程都有自己的内核栈。当进程在执行用户自己的代码时,则称其处于用户运行态(用户态)。即此时处理器在特权级最低的(3级)用户代码中运行。当正在执行用户程序而突然被中断程序中断时,此时用户程序也可以象征性地称为处于进程的内核态。因为中断处理程序将使用当前进程的内核栈。这与处于内核态的进程的状态有些类似。
作者简介: 王建峰,对于技术方向(主要是嵌入式领域的OS方向的系统应用)感兴趣,最近在学习操作系统基础。同时也是某芯原厂的驱动工程师,主要是gpu领域的驱动软件。https://gitee.com/hinzer/blog 1 概念介绍 1.1 什么是操作系统? 1.2 如何理解中断机制? 1.3 如何理解系统定时? 1.4 如何理解进程控制? 1.5 如何理解内存管理? 1.6 如何理解堆栈概念? 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? 2 流程分析 2.1 引导
由于用户态的程序不能直接访问硬件,需要通过系统调用中转,导致许多情况下用户态的程序执行效率低于内核态,造成许多人有错误的认识。实际上,用户态和内核态的运行效率问题并不是绝对的,它们各有特点和适用场景,而Go语言选择在用户态管理goroutines正是基于效率和灵活性的考虑。
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