缺页中断处理一般流程： 1.硬件陷入内核，在堆栈中保存程序计数器，大多数当前指令的各种状态信息保存在特殊的cpu寄存器中。 2.启动一个汇编例程保存通用寄存器和其他易丢失信息，以免被操作系统破坏。...9.调度引发缺页中断的进程，操作系统返回调用他的汇编例程 10.该例程恢复寄存器和其他状态信息，返回到用户空间继续执行，就好像缺页中断没有发生过。...linux内核对缺页异常的处理流程很复杂，但是基本思想和上述流程差不多。...下面看linux的基本处理流程： 内核处理缺页异常的主函数就是do_page_fault: /* * 缺页异常处理函数 * pt_regs 各个寄存器的值 * error_code,由硬件产生:...，内核调用copy_from_user时发生缺页异常，内核会将regs->ip也就是中断返回地址设置 //为这个地址，退出中断后不会在执行1: mov"itype" %2,%"rtype"1\n",
硬中断和虚拟中断号 在Linux 内核笔记之高层中断处理一文中，介绍了ARM gic中断控制器对于硬中断的处理过程。...gic的中断处理程序是从ack一个硬件中断开始的， 在gic的中断处理过程中，会根据中断的映射去寻找对应的虚拟中断号, 再去进行后续的中断处理。...， 这时仅仅用硬中断号已经不能唯一标识一个外设中断。...对于软件工程师而言，我们不需要care是中断哪个中断控制器的第几个中断号, 因此linux kernel提供了一个虚拟中断号的概念。...irq_domain 接下来讨论硬件中断号是如何映射到虚拟中断号的linux kernel提供irq_domain的管理框架， 将hwirq映射到虚拟中断号上。
此外，键盘并不是导致中断的唯一组件。一般来说，有三种类型的事件会导致 CPU 发生中断：硬件中断、软件中断和异常。在具体介绍不同类型的中断前，我需要先定义一些术语。...接下来会调用在内核启动时设备驱动注册的对应的中断服务程序（ISR）。 软件中断 当你在播放一个视频时，音频和视频是同步播放是相当重要的，这样音乐的速度才不会变化。...当系统需要实时性时（例如在工业应用中），软件中断会变得重要。你可以在 Linux 基金会的文章中找到更多相关信息：面向嵌入式开发者的实时 Linux 介绍。...中断描述表(interrupt descriptor table)（IDT）中记录了中断请求（IRQ）和中断服务程序（ISR）的对应关系。Linux 中定义了从 0 到 256 的 IRQ 向量。...其中一些在 Linux 内核源树中的Linux IRQ 向量布局中指定。 如果要实时获取该表，请运行如下命令： watch -n1 "cat /proc/interrupts"
为了统一处理这些硬件，Linux内核使用了面向对象的编程思想，构建了一个PIC对象，包含PIC名称和7个PIC标准方法。...多核系统中的IRQ分配 我们知道SMP的全称是对称多处理系统，这意味，Linux内核不应该对一个CPU有任何偏向。于是，内核在CPU之间采用循环法（round-robin）分配IRQ。...但是不幸的是，有时候硬件在分配中断时会发生错误（比如，基于奔腾4的SMP主板就有这样的问题）。因此，Linux2.6内核使用一个特定的内核线程叫kirqd进行纠正IRQ的自动分配（如果有必要的话）。...这样的处理方式使内核架构更为简单，因为设备驱动程序的中断服务程序是不需要可重入的（它们的执行一般都是序列化的）。...总结 其实内核经过这么多年的发展，在实现方式上已经发生了很大变化。但是其基本思想没变。比如我们以Linux4.4.203内核对于中断的处理为例，与上面的处理过程进行比较，理解其主要变化。
对 Linux 内核进行编译之前，首先要使用命令【make menuconfig】对 Linux 的编译选项进行配置。...ARM system type (Samsung S3C2410) ---> ARM 系统，基于 S3C2410 S3C24XX Implementations ---> 基于 S3C24xx 架构的实现...options ---> 电源管理选项 [ ] Power Management support 电源管理有 APM 和 ACPI 两种标准且不能同时使用.即使关闭该选项，X86 上运行的 Linux...IEEE 1394 (FireWire) support ---> IEEE 1394(火线) I2O device support ---> I2O(智能 IO)设备使用专门的 I/O 处理器负责中断处理...---> 碎片最少，多线程并发读写最佳，大文件(>64k)性能最佳，创建和删除文件速度较慢.由于 XFS 在内存中缓存尽可能多的数据且仅当内存不足时才会将数据刷到磁盘，所以应当仅在确保电力供应不会中断的情况下才使用
今天，我们了解一下内核同步的最后一种方法，关闭中断。这是一种简单粗暴的方式，但行之有效。 1 禁止中断 作为嵌入式软件开发人员，对于禁止中断肯定不陌生。...如果太长，会影响整个系统任务的调度，也有可能导致中断信号的丢失。 同样，Linux也不会放弃禁止中断这么好的同步机制。它保证内核控制路径可以继续执行，其访问的数据结构不会被中断处理程序破坏。...所以，在多核系统中，内核数据结构的保护一般是禁止中断搭配自旋锁一起使用。...当内核代码进入临界代码段时，通过清除eflags寄存器中的IF标志实现禁止中断，从而保护临界代码段。但是，当内核离开临界代码段的时候，内核是否该恢复之前的IF标志呢？还是不做任何处理？...但是，事情不会那么简单，有时候，内核需要只禁止可延时函数，而不禁止中断。那怎么实现呢？
linux为了实现这个特点，当中断发生的时候，硬中断处理那些短时间就可以完成的工作，而将那些处理事件比较长的工作，放到中断之后来完成，也就是软中断(softirq)来完成。...（3）中断嵌套 Linux下硬中断是可以嵌套的，但是没有优先级的概念，也就是说任何一个新的中断都可以打断正在执行的中断，但同种中断除外。软中断不能嵌套，但相同类型的软中断可以在不同CPU上并行执行。...__softirq_pending) 唤醒ksoftirqd内核线程处理软中断。...内核不会立即处理重新触发的软中断。...当大量软中断出现的时候，内核会唤醒一组内核线程来处理。这些线程的优先级最低(nice值为19)，这能避免它们跟其它重要的任务抢夺资源。
包括 进程创建 , 销毁 , 线程组管理 , 内核线程管理 , 队列等待 ; 进程调度 位于 下图 Linux 内核整体架构图 中的 内核空间 ; 二、内存管理 ---- 内存管理 涉及到 物理内存管理...物理内存管理 包括 : 页面分配器 等 ; 内存管理 位于 下图 Linux 内核整体架构图 中的 内核空间 ; 三、中断管理 ---- 中断管理 包括 : 处理器异常处理 , 中断处理 ; 异常指的是...处理器执行时 , 检测 异常条件 , 处理器需要停止当前执行的栈 , 处理异常 ; 中断管理 位于 下图 Linux 内核整体架构图 中的 内核空间 ; 四、设备管理 ---- Linux 内核 支持的外设类型...是最多的 , 设备树 PCI 总线设备 设备模型 Kobject ACPI 网络设备驱动 块设备驱动 字符设备驱动 设备管理 位于 下图 Linux 内核整体架构图 中的 内核空间 ; 五、文件系统...内核可以很方便的集成各种文件系统 ; 文件系统 位于 下图 Linux 内核整体架构图 中的 内核空间 ;
硬件控制层：该子系统由Linux安装中的所有可能的物理设备组成；例如，CPU，内存硬件，硬盘和网络硬件都是该子系统的成员 2.内核架构 2.1 内核之作用 Linux内核为用户进程提供了虚拟机接口。...进程编程无需知道计算机上安装了什么物理硬件，Linux内核将所有硬件抽象为一致的虚拟接口。...3.各子系统架构分析 3.1 进程调度器架构 进程调度器是Linux内核中最重要的子系统。其目的是控制对计算机CPU的访问。这不仅包括用户进程的访问，还包括其他内核子系统的访问。...CPU负责中断当前正在执行的进程，并允许内核调度另一个进程。 3.2 内存管理器架构 内存管理器子系统负责控制对硬件内存资源的进程访问。...3.4 网络接口层架构 网络子系统允许Linux系统通过网络连接到其他系统。支持许多可能的硬件设备，以及可以使用的许多网络协议。
linux内核架构图片OS允许CPU运行在用户态和内核态，而 linux 使用ring0和ring3两种模式实现内核态和用户态。...linux内核为内核态和用户态的切换提供机制：系统调用（本质是中断，中断是进入内核态的唯一方法）用户程序可能大部分运行在用户态，但可能需要使用系统资源（例如磁盘），此时需要通过系统调用的方法进入内核空间...体系结构Arch抽象层：linux内核支持多种架构，例如ARM，X86等，目前已经支持几十种体系结构，而Arch抽象层抹去了不同架构之间的硬件差异，做了一层统一的抽象。...在linux内核5.6.18版本的源码中，直接把不同架构做一个分目录操作，以提供对各个架构的支持。图片进程调度模块:OS使用进程调度器支持多进程并发。...内存管理：内存管理模块是内核中最复杂的模块，涉及到物理内存与虚拟内存的管理。中断管理：包括处理器的异常处理与中断处理，例如缺页异常等。
【Linux内核锁】二、中断屏蔽 1、中断屏蔽思想 中断屏蔽，正如其名，屏蔽掉CPU的中断响应功能，解决并发引起的竞态问题。 在进入临界区前屏蔽中断，这么做有什么好处，以及有什么弊端？...弊端在于： Linux内核中，除了系统进程调度依赖中断，还有一些异步I/O等众多操作都依赖中断，因此长时间屏蔽中断是很危险的，会对系统造成严重影响，因此也要求临界区代码要简短。...因此，并不能解决SMP多CPU引发的竞态 因此，单独使用中断屏蔽通常不是一种值得推荐的避免竞态的方法 2、Linux内核中断屏蔽的实现 2.1 Linux内核提供的API接口 关于中断屏蔽，Linux内核所提供的接口如下...CPU底半部中断 local_bh_enable(void) // 使能本CPU底半部中断 2.2 API接口实现分析 因为中断屏蔽与底层芯片架构有关，不同架构处理方式不同，我们以ARM为例...3、总结 该篇文章，主要了解以下几点： 中断屏蔽的思想 中断屏蔽的好处与不足 Linux内核提供的中断屏蔽接口 中断屏蔽的基本汇编实现
这篇文章从进程调度，内存管理，设备驱动，文件系统，网络等方面讲解Linux内核系统架构。...Linux的系统架构是一个经典的设计，它优秀的分层和模块化，融合了数量繁多的设备和不同的物理架构，让世界各地的内核开发者能够高效并行工作。先来看看Linus在多年前公开Linux的邮件。...这篇文章通过对内核主要模块的介绍，希望能为大家寻找这些问题的答案起一个抛砖引玉的作用。实际上，建议每一个希望成为技术专家的人都读一遍Linux的源代码。 先来看看Linux内核一个高阶架构图： ?...Linux系统架构图 架构非常清晰，从硬件层，硬件抽象层，内核基础模块(进程调度，内存管理，网络协议栈等)到应用层，这个基本上也是各类软硬件结合的系统架构的基础设计，例如物联网系统(从单片机，MCU等小型嵌入式系统...Linux最初是运行在PC机上的，使用的x86架构处理器相对来说比较强大，各类指令和模式也比较齐全。
这对于时间苛刻的应用来说，这是一个很重要的属性，尤其是那些要求中断请求必须在毫秒级别响应的应用。 Linux2.6内核使用两种手段满足这项挑战：软中断和tasklet，还有工作队列。...2 软中断 Linux2.6内核中，软中断的数量比较少。对于多数目的，这些tasklet足够了。因为不需要考虑重入，所以简单易用。...Linux软中断处理程序总是从索引0开始执行。 2.1 软中断使用的数据结构 软中断的主要数据结构是softirq_vec数组，包含类型为softirq_action的32个元素。...这在Linux内核中是禁止的，因为其可延时函数的执行都是串行的。所以，在此需要禁止软中断。 清除正在执行的软中断对应掩码位。 执行local_irq_enable()使能中断。...它们都包含与CPU（NR_CPUS）相同个数的元素，这些元素的类型是tasklet_head，也就是说tasklet描述符的管理还是通过链表的结构进行管理（由此可以看出，链表在Linux内核数据管理中的作用了
前言 本文对内核中断进行概括以及讲述中断的具体实现方法在内核是怎么做的，会结合内核源码中的一些 .s 文件和 .c 文件来具体分析一下内核在中断中的实现方式。...学习中断的目的： 1、硬件的中断响应 --------> 内核驱动中的中断 2、系统调用的函数响应（sys_call）--------> 系统调用 3、自定义中断--------> 软件的软中断模式...跳转回正常工作的函数地址继续运行 2、Linux 中中断的工作流程 ①....，中断后的回复过程 中断的执行过程 硬件中断的处理过程 linux/kernel/asm.s traps.c 软件及系统调用的处理过程 linux/kernel/system_call.s fork.c.../asm.s trap.c 具体详细内容参考 Linux内核完全注释:基于0.11内核(修正版V3.0).pdf P55~P62 和 P256~P279 三、内核中断体系结构 1、trap_init
前言 本文是“Linux内核分析”系列文章的第一篇，会以内核的核心功能为出发点，描述Linux内核的整体架构，以及架构之下主要的软件子系统。...注：本文和其它的“Linux内核分析”文章都基于如下约定： a) 内核版本为Linux 3.10.29（该版本是一个long term的版本，会被Linux社区持续维护至少2年），可以从下面的链接获取...Linux内核的核心功能 如下图所示，Linux内核只是Linux操作系统一部分。...所以为了管理这些设备，Linux内核提出了如下的架构。 3. Linux内核的整体架构 3.1 整体架构和子系统划分 上图说明了Linux内核的整体架构。...Linux内核源代码的目录结构 Linux内核源代码包括三个主要部分： 1. 内核核心代码，包括第3章所描述的各个子系统和子模块，以及其它的支撑子系统，例如电源管理、Linux初始化等 2.
在大多数真实的系统中，当中断到来时，要完成的工作往往并不会是短小的，它可能要进行较大量的耗时处理。 下图描述了Linux内核的中断处理机制。...为了在中断执行时间尽量短和中断处理需完成的工作尽量大之间找到一个平衡点，Linux将中断处理程序分解为两个半部：顶半部和底半部。 ? ...尽管顶半部、底半部的结合能够善系统的响应能力，但是，僵化地认为Linux设备驱动中的中断处理一定要分两个半部则是不对的。如果中断要处理的工作本身很少，则完全可以直接在顶半部全部完成。 ...其他操作系统中对中断的处理也采用了类似于 Linux的方法，真正的硬件中断服务程序都斥尽量短。...在Linux内核中，用 softing_action结构体表征一个软中断，这个结构体包含软中断处理函数指针和传递给该函数的参数。
讲解这部分之前，我们先阐述一个概念-内核控制路径：就是一段在内核态执行的代码，比如说，异常处理程序，中断处理程序，系统调用处理，内核线程等等在内核态执行的代码。...比如，I/O设备引发一个中断，相应的内核态程序，首先，应该是保存内核态堆栈中的CPU寄存器的内容；然后，执行中断处理程序；最后，再恢复这些寄存器的内容。...内核控制路径可以任意嵌套；如下图所示，用户态的程序被中断打断，进入内核态响应中断；而这时候又来了其它中断，就会响应最新的中断，以此类推；但是，执行完一个中断处理程序之后，会回到之前的状态执行。...中断处理程序绝对不能包含页错误的操作，因为这会诱发进程切换。 Linux嵌套执行中断或异常处理程序的两个主要原因是： 为了提高可编程中断控制器和设备控制器的吞吐量。...内核正在处理一个中断的时候，能够及时响应另一个中断。 实现没有中断优先级的模型。这可以简化内核代码并提高可移植性。 在多核系统中，几个中断或异常处理程序可能会并发执行。
中断子系统 现在把之前的流程具有的部分对比内核中断子系统，可以发现还多出了一个通用中断处理层。...因为内核需要支持各种不同的架构与外设，需要解耦架构硬件相关部分（cpu 与中断控制器）与非架构相关（外设），使得开发外设驱动并不需要了解架构相关部分。...另外还需要为通用的开关中断方法提供架构实现： 通用中断开关方法 具体架构中断开关实现 local_irq_enable arch_local_irq_enable local_irq_disable arch_local_irq_disable...这里举例部分内核实现： handle_simple_irq：用于简易流控处理。 handle_level_irq：用于电平触发中断的流控处理。...希望帮助大家得出诸如“arm 内核有中断嵌套吗”“arm cpu eoi 是做什么”这类问题的答案。
内存管理子系统可能是linux内核中最为复杂的一个子系统，其支持的功能需求众多，如页面映射、页面分配、页面回收、页面交换、冷热页面、紧急页面、页面碎片管理、页面缓存、页面统计等，而且对性能也有很高的要求...本文从内存管理硬件架构、地址空间划分和内存管理软件架构三个方面入手，尝试对内存管理的软硬件架构做一些宏观上的分析总结。...内存管理硬件架构 因为内存管理是内核最为核心的一个功能，针对内存管理性能优化，除了软件优化，硬件架构也做了很多的优化设计。下图是一个目前主流处理器上的存储器层次结构设计方案。 ?...固定映射地址空间：持久映射的问题是可能会休眠，在中断上下文、自旋锁临界区等不能阻塞的场景中不可用。为了解决这个问题，内核又划分出固定映射，其接口不会休眠。...内存管理软件架构 内核内存管理的核心工作就是内存的分配回收管理，其内部分为2个体系：页管理和对象管理。
文章目录 一、内存管理架构组成 ( 用户空间 | 内核空间 | MMU 硬件 ) 二、Linux 内核架构层次 三、Linux 系统调用接口 一、内存管理架构组成 ( 用户空间 | 内核空间 | MMU..." ; ② 内核空间 : Linux 内核启动后 , 一直 驻留在内存 中 , 应用程序 不能 读写 内核空间数据 , 不能直接调用 内核源码 中的函数 ; 只能通过 " 系统调用 " 间接调用 内核函数...内核架构层次 ---- 整个操作系统 由 应用层 , Library Routine , 内核 , 硬件 组成 ; 层次架构如下 : Linux 内核 需要 " 管理硬件 " , 如 : CPU 处理器...系统调用接口 ---- " 系统调用 " 接口 , 可以调用 " " Linux 内核 " 中的如下功能 : ① 进程调度 : 内核 调用 CPU 处理器 实现 进程调度 ; ② 内存管理 : 内核...Linux 内核是如何管理设备的 , 系统调用接口没有关于 " 设备管理 " 的调用接口 ;
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