要深入理解Linux内核中的同步与互斥的实现,需要先了解一下内联汇编:在C函数中使用汇编代码。
内核引导参数大体上可以分为两类:一类与设备无关、另一类与设备有关。与设备有关的引导参数多如牛毛,需要你自己阅读内核中的相应驱动程序源码以获取其能够接受的引导参数。比如,如果你想知道可以向 AHA1542 SCSI 驱动程序传递哪些引导参数,那么就查看 drivers/scsi/aha1542.c 文件,一般在前面 100 行注释里就可以找到所接受的引导参数说明。大多数参数是通过"__setup(... , ...)"函数设置的,少部分是通过"early_param(... , ...)"函数设置的,逗号前的部分就是引导参数的名称,后面的部分就是处理这些参数的函数名。
我们可以把内核想象成一个服务器,专门响应各种请求。这些请求可以是CPU上正在运行的进程发起的请求,也可以是外部的设备发起的中断请求。所以说,内核并不是串行运行,而是交错执行。既然是交错执行,就会产生竞态条件,我们可以采用同步技术消除这种竞态条件。
休眠,简而言之就是设备在不需要工作的时候把一些部件、外设关掉(掉电或让它进入低功耗模式)。 为什么要休眠呢?一言以蔽之:省电。 休眠分主动休眠和被动休眠。主动休眠:比如我电脑不用了,就通过设置让系统进入休眠模式;被动休眠:系统检测到自己闲的慌,为了节约故,自己就休眠去了。
休眠,简而言之就是设备在不需要工作的时候把一些部件、外设关掉(掉电或让它进入低功耗模式)。
在早期的 Linux内核中,并发的来源相对较少。早期内核不支持对称多处理( symmetric multi processing,SMP),因此,导致并发执行的唯一原因是对硬件中断的服务。这种情况处理起来较为简单,但并不适用于为获得更好的性能而使用更多处理器且强调快速响应事件的系统。
• 休眠唤醒指系统进入低功耗和退出低功耗模式,一般称之为 Standby。standby 分为 super standby 和 normal standby,区别是 cpu 是否掉电。
并发相关的缺陷是最容易制造的,也是最难找到的,为了响应现代硬件和应用程序的需求,Linux 内核已经发展到同时处理更多事情的时代。这种变革使得内核性能及伸缩性得到了相当大的提高,然而也极大提高了内核编程的复杂性。
Linux 内核源码 linux-5.6.18\kernel\sched\sched.h 中 , 定义的 struct sched_class 调度类结构体 , 就是 " 调度器 " 对应的类 ;
每一种技术的出现必然是因为某种需求。正因为人的本性是贪婪的,所以科技的创新才能日新月异。
一. linux内核简介 1. linux简介 1.1 unix的特点 unix很简洁,仅提供几百个系统调用,并有非常明确的设计目的 unix所有东西都当作文件对待,这种抽象使对数据和设备都通过一套相同的系统调用接口进行 内核用C语言编写,移植能力很强 进程创建迅速,独特的fork调用 提供了简洁但是稳定的进程间通讯原语 1.2 unix和linux linux克隆unix,但不是unix linux借鉴了unix很多的设计,并且实现了 unix的api linux没有直接使用unix的源代码,但完整表达了
简要介绍tina 平台功耗管理机制,为关注功耗的开发者,维护者和测试者提供使用和配置参考。
要理解第一个问题,得先从ACPI(高级配置与电源接口)说起,ACPI是一种规范(包含软件与硬件),用来供操作系统应用程序管理所有电源接口。
中断服务程序一般都是在中断请求关闭的条件下执行的,以避免嵌套而使中断控制复杂化。但是,中断是一个随机事件,它随时会到来,如果关中断的时间太长,CPU就不能及时响应其他的中断请求,从而造成中断的丢失。因此,Linux内核的目标就是尽可能快的处理完中断请求,尽其所能把更多的处理向后推迟。例如,假设一个数据块已经达到了网线,当中断控制器接受到这个中断请求信号时,Linux内核只是简单地标志数据到来了,然后让处理器恢复到它以前运行的状态,其余的处理稍后再进行(如把数据移入一个缓冲区,接受数据的进程就可以在缓冲区找到数据)。因此,内核把中断处理分为两部分:上半部(tophalf)和下半部(bottomhalf),上半部(就是中断服务程序)内核立即执行,而下半部(就是一些内核函数)留着稍后处理。
当我们休眠时,如果想唤醒,则需要添加中断唤醒源,使得在休眠时,这些中断是设为开启的,当有中断来,则会退出唤醒,常见的中断源有按键,USB等。
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HZ定义在<asm/param.h>,在i386平台上,目前采用的HZ值是1000。
《手摸手系列》把go sync包中的并发组件已经写完了,本文作为完结篇,最后再来探讨下go运行时锁的实现。记得在《手摸手Go 并发编程的基建Semaphore》那篇中我们聊过sync.Mutex最终是依赖sema.go中实现的sleep和wakeup原语来实现的。如果细心的小伙伴会发现:
锁,大家应该很熟悉了,用来避免竞争,实现同步。本文以 $xv6$ 为例来讲解锁本身是怎么实现的,废话不多说先来看一些需要了解的概念:
ubunut22.04系统安装以后,内核更新会导致各种各样的问题,因此锁定初始安装环境特别重要,下面介绍如何锁定内核更新。
妈妈怎么知道卧室里小孩醒了? ① 时不时进房间看一下:查询方式 简单,但是累 ② 进去房间陪小孩一起睡觉,小孩醒了会吵醒她:休眠-唤醒 不累,但是妈妈干不了活了 ③ 妈妈要干很多活,但是可以陪小孩睡一会,定个闹钟:poll方式 要浪费点时间,但是可以继续干活。 妈妈要么是被小孩吵醒,要么是被闹钟吵醒。 ④ 妈妈在客厅干活,小孩醒了他会自己走出房门告诉妈妈:异步通知 妈妈、小孩互不耽误
Android在标准的Linux休眠与唤醒机制上又加了一层,就是early_suspend / late_resume
综述 在上一篇介绍了linux驱动的调试方法,这一篇介绍一下在驱动编程中会遇到的并发和竟态以及如何处理并发和竞争。 首先什么是并发与竟态呢?并发(concurrency)指的是多个执行单元同时、并行被执行。而并发的执行单元对共享资源(硬件资源和软件上的全局、静态变量)的访问则容易导致竞态(race conditions)。可能导致并发和竟态的情况有: SMP(Symmetric Multi-Processing),对称多处理结构。SMP是一种紧耦合、共享存储的系统模型,它的特点是多个CPU使用共同的系统总线
Linux 电脑挂了一个 Windows 虚拟机,但是有些东西还得是真机才管用,比如 Windows 大型独占软件,或者备份国内某空间占用贼大但只要你一找文件它就告诉你文件已过期的社交软件的聊天记录。备份可以在虚拟机中完成,但是只能是电脑连接手机热点,速度太慢了咱没那时间。
我们经常会使用 top 命令来查看系统的性能情况,在 top 命令的第一行可以看到 load average 这个数据,如下图所示:
等待队列很早就作为一个基本的功能单位存在linux内核中,它以队列为基础数据结构,与进程调度机制紧密配合,能够用于实现内核中的异步事件通知机制。等待队列也可以用来同步对系统资源的访问。在使用时将其当做成一个普通队列数据结构,只不过等待队列是若干个休眠进程的集合,且内核自己实现了此队列初始化队列、入队列、出队列的一系列API,在使用时只需要调用系统的API即可。
Caffeine是一款很有趣的应用程序,可以防止您的电脑进入休眠模式,当你正在运行一些程序的时候。你可以从一个简单的和直观的界面,创建的应用程序的列表,禁止电脑进入休眠状态,以保证指定的应用程序运行。
当我们休眠时,如果想唤醒,则需要添加中断唤醒源,使得在休眠时,这些中断是设为开启的,当有中断来,则会退出唤醒,常见的中断源有按键,USB等.
“我认为我们的内核的中国开发者,因为语言和文化障碍,中国內核开发者比我们 (预期) 可以拥有的少 ”——Linus Torvalds,2022 OpenCloudOS 社区开放日
对于信号量我们并不陌生。信号量在计算机科学中是一个很容易理解的概念。本质上,信号量就是一个简单的整数,对其进行的操作称为PV操作。进入某段临界代码段就会调用相关信号量的P操作;如果信号量的值大于0,该值会减1,进程继续执行。相反,如果信号量的值等于0,该进程就会等待,直到有其它程序释放该信号量。释放信号量的过程就称为V操作,通过增加信号量的值,唤醒正在等待的进程。
现如今,一个服务端应用程序几乎都会使用到多线程来提升服务性能,而目前服务端还是以linux系统为主。一个多线程的java应用,不管使用了什么样的同步机制,最终都要用JVM执行同步处理,而JVM本身也是linux上的一个进程,那么java应用的线程同步机制,可以说是对操作系统层面的同步机制的上层封装。这里我说的操作系统,主要是的非实时抢占式内核(non-PREEMPT_RT),并不讨论实时抢占式内核(PREEMPT_RT) 的问题,二者由于使用场景不同,因此同步机制也会存在差异或出现变化。
在 Linux操作系统中,所有被操作系统管理的资源,例如网络接口卡、磁盘驱动器、打印机、输入输出设备、普通文件或是目录都被看作是一个文件。
首先,我们要了解IO复用模型之前,先要了解在Linux内核中socket事件机制在内核底层是基于什么机制实现的,它是如何工作的,其次,当我们对socket事件机制有了一个基本认知之后,那么我们就需要思考到底什么是IO复用,基于socket事件机制的IO复用是怎么实现的,然后我们才来了解IO复用具体的实现技术,透过本质看select/poll/epoll的技术优化,逐渐去理解其中是为了解决什么问题而出现的,最后本文将围绕上述思维导图列出的知识点进行分享,还有就是文章幅度较长且需要思考,需要认真阅读!
因为他是搞 Go 后端的,没怎么接触过 socket 编程,结果问了好几个网络编程的问题,直接懵逼了。
在建立连接的时候,Nginx处于充分发挥多核CPU架构性能的考虑,使用了多个worker子进程监听相同端口的设计,这样多个子进程在accept建立新连接时会有争抢,这会带来著名的“惊群”问题,子进程数量越多越明显,这会造成系统性能的下降。
有名管道叫named pipe或者FIFO(先进先出),可以用函数mkfifo()创建。
EulerOS 是华为自主研发的服务器操作系统,能够满足客户从传统 IT 基础设施到云计 算服务的需求。EulerOS 对 ARM64 架构提供全栈支持,打造完善的从芯片到应用的一体 化生态系统。EulerOS,以 Linux 稳定系统内核为基础,支持鲲鹏处理器和容器虚拟化技 术,是一个面向企业级的通用服务器架构平台。2021 年 11 月 9 日,在北京举行的 2021 操作系统产业峰会上,华为发布最新的欧拉 系统(openEuler),并将 openEuler 捐赠给中国开放原子开源基金会(OpenAtom Foundation)负责孵化及运营。
管道是Linux中很重要的一种通信方式,是把一个程序的输出直接连接到另一个程序的输入,常说的管道多是指无名管道,无名管道只能用于具有亲缘关系的进程之间,这是它与有名管道的最大区别。有名管道叫named pipe或者FIFO(先进先出),可以用函数mkfifo()创建。
一切互斥操作的依赖是 自旋锁(spin_lock),互斥量(semaphore)等其他需要队列的实现均需要自选锁保证临界区互斥访问。
上图是一次binder调用的通信流程,Client是应用进程,Server是系统服务,应用进程通过binder调用请求系统服务,Client向binder驱动发送BC_Transaction指令,binder在收到该指令指令之后回向Client返回BR_Transaction_Complete指令,同时binder驱动会向系统服务发送BR_Transaction指令,并等待系统服务的处理,系统服务处理完成之后会向binder发送BC_Reply的回持,binder驱动在收到系统服务的回执之后,也会向系统服务发送BR_Transation_Complete的回执,同时向应用进程发送BR_Reply,将处理结果发送给应用进程。
在上一篇文章中介绍了 Linux 内核是如何对进程进行管理的,这篇将阐述内核是如何对进程进行调度。因为这篇文章努力用简单的语言把进程调度这件事情描述清楚,所以文章篇幅略长,建议收藏慢看。也欢迎关注公众号 CS 实验室 ,目前在写一些开发中常用但不常了解细节的东西,比如 Linux 内核、Python 进阶。
在消费类电子中,功耗是很重要的,甚至项目后期一直在调功耗,看看哪里还可以再省电。由此就有了 Linux 电源管理子系统,该子系统包含很多方面:什么时候可以降帧、什么时候可以关掉其他 CPU core、系统运行时如果某外设很少用需要让它运行时休眠、系统休眠时要保证哪些外设可以唤醒系统。
".... ksmtuned .... read-only system ....."
在多年前,linux还没有支持对称多处理器SMP的时候,避免并发数据访问相对简单。
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