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Linux系统中一切皆文件,仔细想一下Linux系统的很多活动无外乎读操作和写操作,零拷贝就是为了提高读写性能而出现的。
像大白这种调包侠,深知不懂底层技术点就如同空中楼阁,再这样下去面阿里p10是没希望了。
大家周末好,今天给大家继续分享linux内核学习。上次讲解到linux内核启动分析的前期准备,还没有去分析linux内核具体启动分析过程,这里我换一种方式来分享,在linux启动后,linux系统接下来会如何进行工作?然后再反过来具体分析linux内核启动过程,启动过程会设计到一些汇编语言,以及这个时候去具体分析c语言代码的话,就真正考验c语言的功底的时候到了;同时c语言的基本功,大家可以去看我以前学习c语言的一些常用c语言用法,我把它搞成了专辑,方便大家查看。
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。
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。
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。
在kernel module中调用printk是最简单的传递信息到用户空间的方法。
零拷贝(Zero-Copy)是一个大家耳熟能详的概念,那么,具体有哪些框架会使用到零拷贝呢?在思考这个问题之前,让我们先一起探寻一下零拷贝机制的底层原理。
Unix/Linux的体系架构 📷 如上图所示,从宏观上来看,Linux操作系统的体系架构分为用户态和内核态(或者用户空间和内核)。内核从本质上看是一种软件——控制计算机的硬件资源,并提供上层应用程序运行的环境。 用户态即上层应用程序的活动空间,应用程序的执行必须依托于内核提供的资源,包括CPU资源、存储资源、I/O资源等。为了使上层应用能够访问到这些资源,内核必须为上层应用提供访问的接口:即系统调用。 系统调用是操作系统的最小功能单位,这些系统调用根据不同的应用场景可以进行扩展和裁剪,现在各种版本的Uni
一、 Unix/Linux的体系架构 如上图所示,从宏观上来看,Linux操作系统的体系架构分为用户态和内核态(或者用户空间和内核)。内核从本质上看是一种软件——控制计算机的硬件资源,并提供上层应
如上图所示,从宏观上来看,Linux操作系统的体系架构分为用户态和内核态(或者用户空间和内核)。内核从本质上看是一种软件——控制计算机的硬件资源,并提供上层应用程序运行的环境。用户态即上层应用程序的活动空间,应用程序的执行必须依托于内核提供的资源,包括CPU资源、存储资源、I/O资源等。为了使上层应用能够访问到这些资源,内核必须为上层应用提供访问的接口:即系统调用。
在DPDK使用环境中,物理网卡收到的报文不再进入内核协议栈,而是直接到达DPDK应用。但是在有些场景中,用户希望把报文(如控制报文)再次发送至内核协议栈进行处理。报文从用户空间再次进入内核的过程在DPDK中称为exception path。
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。
这种技术是出现在 IO 操作上的, IO 操作会大量消耗 CPU 的性能,为什么说 IO 操作很容易成为性能瓶颈呢,每一个的 IO 操作都会涉及到操作系统的内核空间和用户空间的转换,真正执行的 IO 操作实际上是在操作系统的内核空间进行。无论是 文件IO ,还是 网络IO ,最后都可以统一为用户空间和内核空间数据的交换。计算机中内存和 CPU 都是非常稀有的资源,应该尽可能提高这些资源的使用效率。 IO 操作经常需要与磁盘就行交互,所以 IO 操作相比于 CPU 的速度要慢好几个数量级。利用这两者之间的速度差异,就可以实现不同种类的 IO 方式,也就是俗称的 IO模型。
我们看到,通过 DMA 芯片进行的硬盘读写过程需要进行四次特权级切换和四次拷贝操作。
Kubernetes在2017年赢得了容器编排之战,使得基于容器+Kubernetes来构建PaaS平台成为了云计算的主流方式。在人们把关注的目光都聚焦在Kubernetes上时,容器技术领域在2018年也发生了很多创新,包括amazon最近开源的轻量级虚拟机管理器 Firecracker,Google在今年5月份开源的基于用户态操作系统内核的 gVisor 容器,还有更早开源的虚拟化容器项目 KataContainers,可谓百花齐放。一般的开发者可能认为容器就等于Docker,没想到容器领域还在发生着这么多创新。我在了解这些项目时,发现如果没有一些背景知识,很难get到它们的创新点。我试着通过这篇文章进行一次背景知识的梳理。让我们先从最基本的问题开始:操作系统是怎么工作的?
结合这个图,想想Linux系统编程里用到的Buffered IO、mmap(2)、Direct IO,这些机制怎么和Linux IO栈联系起来呢?上面的图有点复杂,我画一幅简图,把这些机制所在的位置添加进去:
Kafka 在执行消息的写入和读取这么快的原因,其中的一个原因是零拷贝(Zero-copy)技术,下面我们来了解一下这么高效的原因。
当调用一次 channel.read 或 stream.read 后,会切换至操作系统内核态来完成真正数据读取,而读取又分为两个阶段,分别为:
操作系统是软件,软件运行在内存中。运行在内存中的操作系统由两部分组成:用户空间,内核空间;
在 Linux 系统中,传统的访问方式是通过 write() 和 read() 两个系统调用实现的,通过 read() 函数读取文件到到缓存区中,然后通过 write() 方法把缓存中的数据输出到网络端口。
Linux内核一直是实现监控/可观测性、网络和安全功能的理想地方,但是直接在内核中进行监控并不是一个容易的事情。在传统的Linux软件开发中,实现这些功能往往都离不开修改内核源码或加载内核模块。修改内核源码是一件非常危险的行为,稍有不慎可能便会导致系统崩溃,并且每次检验修改的代码都需要重新编译内核,耗时耗力。
以前提到过vdpa,只有mellanox connectx-5网卡,不支持vdpa,公司最近来了mellanox DPU,也就是bluefield-2,自带connectx-6网卡,硬件支持vdpa,再分析一下看怎么个搞法。
这几天在看 ipvs 相关代码的时候又遇到了 netlink 的事情,所以这两天花了点时间重新把 netlink 的事情梳理了一下。
在本篇博客中,我们将深入探讨eBPF(Extended Berkeley Packet Filter)的基本框架和开发流程。eBPF是一种在Linux内核上运行的强大网络和性能分析工具,它为开发者提供了在内核运行时动态加载、更新和运行用户定义代码的能力。这使得开发者可以实现高效、安全的内核级别的网络监控、性能分析和故障排查等功能。
惠伟:virtio+ovs转发原理和性能分析zhuanlan.zhihu.com
作者 | 钟俊 策划 | 凌敏 1. 前 言 技术的发展往往是积跬步而至千里的。Linux 从 1992 年诞生,发展至今已经覆盖大小各类的信息基础设施。是什么样的力量让 Linux 能够始终保持发展活力?又该如何看待 Linux 之上出现的新的技术趋势? 本文试图通过梳理 eBPF 的演进过程,探索 Linux 内核的发展动力来源与发展轨迹,与大家一同畅想 eBPF 给内核技术、Linux 生态带来的全新变局。 2. eBPF 技术概览 2.1. 实现原理 大家可能都知道图灵机,这是
本文转载自https://0xffffff.org/2017/05/01/41-linux-io/
内核、shell、文件系统和应用程序。内核、shell和文件系统一起形成了基本的操作系统结构,它们使得用户可以运行程序、管理文件并使用系统。部分层次结构如图1-1所示。
子虚将全书阅读了三遍以后,顿悟了一个道理:大革命的爆发,其根本原因是因为生产关系无法适应生产力的攀升,从而不得不通过革命这种激烈的方式,来重构原本构建在传统硬件上的落后的基础软件。
内核空间——存放的是整个内核代码和所有内核模块,以及内核所维护的数据。 用户空间——用户程序的代码和数据。
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。
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
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 ;
Windows 基本占领了电脑时代的市场,商业上取得了很大成功,但是它并不开源,所以要想接触源码得加入 Windows 的开发团队中。
Linux 内核最初的源码不足一万行 , 当前的 Linux 内核源码已经有两千万行 ;
之前一个老板说“xxx组的同学是一定要把eBPF用到得心应手”,因为之前是做性能压测相关工作,个人感觉压测其实并不复杂,复杂的是压测后的问题定位,而eBPF则是定位问题的有效工具,我们可以透过eBPF去洞悉内核的运行状态,帮助我们去做故障诊断、网络优化、性能监控、以及安全控制等生产环境中的各种问题。
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。
如果你觉得这些问题都很简单,都能很明确的回答上来。那么很遗憾这篇文章不是为你准备的,你可以关掉网页去做其他更有意义的事情了。如果你觉得无法明确的回答这些问题,那么就耐心地读完这篇文章,相信不会浪费你的时间。受限于个人时间和文章篇幅,部分议题如果我不能给出更好的解释或者已有专业和严谨的资料,就只会给出相关的参考文献的链接,请读者自行参阅。
DMA 的全称叫直接存储器访问(Direct Memory Access),是一种允许外围设备(硬件子系统)直接访问系统主内存的机制。
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。
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