这篇文章介绍，如何使用杂项设备框架编写一个简单的按键驱动，完成编写、编译、安装、测试等流程，了解一个杂项字符设备驱动的开发流程。
https://devarea.com/understanding-linux-kernel-preemption/#.XrKLcfnx05k
距离上一次更新有一段时间了，主要是最近更忙一些，一般来说，有时间我会尽量更新，如果比较忙的话就更新慢一些。
函数调用是告诉 CPU 执行函数的表达式。发起函数调用的函数是调用者，被调用的函数是被调用者或被调用函数。进行函数调用时不要忘记包含括号。
查看 V3S 原理图，查看 RGB LED对应的引脚 PG0 -> green LED PG1 -> blue LED PG2 -> red LED
When you are writing a linux application that needs either kernel to userspace communications or userspace to kernel communications, the typical answer is to use ioctl and sockets.
1.写出最底层Led_Open(),Led_Write(),Led_Read() 2.如何让内核知道下面有我们写好的操作硬件的函数呢？定义一个file_operations结构体(指向Led_Open等底层函数)。使用函数regsiter_chrdev(major,”first_drv”,&first_drv_fops)注册告诉内核(通过major索引)。 3.regsiter_chrdev被谁调用？被驱动入口函数调用。first_drv_init() 4.如何知道调用first_drv_init()，还是其他的函数呢？利用宏module_init(first_drv_init)定义一个结构体，结构体中有函数指针，指向入口函数。 5.出口函数first_drv_exit。卸载驱动unregsiter_chrdev(major,”first_drv”,&first_drv_fops)。如何知道何时来调用first_drv_exit？module_init(first_drv_exit)定义一个结构体，结构体中有函数指针，指向入口函数。
在计算机操作系统中，所谓的I/O就是 输入（Input）和输出（Output），也可以理解为读（Read）和写（Write)，针对不同的对象，I/O模式可以划分为磁盘IO模型和网络IO模型。
除了读取和写入设备外，大部分驱动程序还需要另外一种能力，即通过设备驱动程序执行各种类型的硬件控制。比如弹出介质，改变波特率等等。这些操作通过ioctl方法支持，该方法实现了同名的系统调用。
服务器端编程，经常需要构造高性能的网络应用，需要选用高性能的IO模型，这也是通关大公司面试必备的知识。
在本系列的第 1 部分和第 2 部分中，我们对 eBPF 虚拟机进行了简洁的深入研究。阅读上述部分并不是理解第 3 部分的必修课，尽管很好地掌握了低级别的基础知识确实有助于更好地理解高级别的工具。为了理解这些工具是如何工作的，我们先定义一下 eBPF 程序的高层次组件：
我们知道，linux系统中用户空间和内核空间是隔离的，用户空间程序不能随意的访问内核空间数据，只能通过中断或者异常的方式进入内核态，一般情况下，我们使用copy_to_user和copy_from_user等内核api来实现用户空间和内核空间的数据拷贝，但是像显存这样的设备如果也采用这样的方式就显的效率非常底下，因为用户经常需要在屏幕上进行绘制，要消除这种复制的操作就需要应用程序直接能够访问显存，但是显存被映射到内核空间，应用程序是没有访问权限的，如果显存也能同时映射到用户空间那就不需要拷贝操作了，于是字符设备中提供了mmap接口，可以将内核空间映射的那块物理内存再次映射到用户空间，这样用户空间就可以直接访问不需要任何拷贝操作，这就是我们今天要说的0拷贝技术。
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。
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；
设备驱动程序是软件概念和硬件电路之间的一个抽象层，软件操作硬件的关键就是对寄存器的操作。笔者使用的S5PV210是IO与内存统一编址的，在裸机中直接操作IO端口的物理地址，而在驱动中必须使用虚拟地址。直接基于IO的虚拟地址用指针解引用的方式来读写有两种方式，静态映射和动态映射。除了可以直接将指针解引用的方式，内核中提供了专用的读写接口来读写寄存器。考虑到GPIO作为硬件资源，存在着被多个驱动使用，还有复用的问题，所以内核提供了GPIO驱动gpiolib框架来统一管控GPIO资源，gpiolib在内核中作为一个驱动所实现。
前几期的分享，我们站在编码视角去聊 Java IO，旨在理解与编码，本次从 Linux 操作系统层面了解一下 IO 模型，这样方能做到知其然，知其所以然。
Linux系统是虚拟内存系统，虚拟内存并不是真正的物理内存，而是虚拟的连续内存地址空间。虚拟内存又分为内核空间和用户空间，内核空间是内核程序运行的地方，用户空间是用户进程代码运行的地方，只有内核才能直接访问物理内存并为用户空间映射物理内存(MMU)。内核会为每个进程分配独立的连续的虚拟内存空间，并且在需要的时候映射物理内存，为了完成内存映射，内核为每个进程都维护了一张页表，记录虚拟地址与物理地址的映射关系，这个页表就是存在于MMU中；用户进程访问内存的时候，通过页表把虚拟内存地址转换为物理内存地址进而访问数据；其实对于用户进程而言，虚拟内存就是内存一般的存在(当作内存看待就好)。这样的设计可以把用户程序和系统程序分开，互不影响；内核可以对所有的用户程序进行管理，比如限制内存滥用等
在介绍零拷贝的IO模式之前，我们先简单了解下传统的IO模式是怎么样的？
引言 传统的 Linux 操作系统的标准 I/O 接口是基于数据拷贝操作的，即 I/O 操作会导致数据在操作系统内核地址空间的缓冲区和应用程序地址空间定义的缓冲区之间进行传输。这样做最大的好处是可以减少磁盘 I/O 的操作，因为如果所请求的数据已经存放在操作系统的高速缓冲存储器中，那么就不需要再进行实际的物理磁盘 I/O 操作。但是数据传输过程中的数据拷贝操作却导致了极大的 CPU 开销，限制了操作系统有效进行数据传输操作的能力。 零拷贝（ zero-copy ）技术可以有效地改善数据传输的性能，在内核驱动程序（比如网络堆栈或者磁盘存储驱动程序）处理 I/O 数据的时候，零拷贝技术可以在某种程度上减少甚至完全避免不必要 CPU 数据拷贝操作。
fatal error C1083: 无法打开包括文件:“unistd.h”: No such file or directory unistd.h是linux下的，windows不支持linux的系统调用。 头文件unistd.h是Linux/Unix的系统调用，包含了许多UNIX系统服务函数原型，如open、read、write、_exit、getpid等函数。在linux下能够编译通过的包含此头文件的程序，在VC下编译时出现了如下问题 fatal error C1083: Cannot open include file: ‘unistd.h’: No such file or directory 只要在默认库文件夹下（我的电脑是D:\Program Files\Microsoft Visual Studio\VC98\INCLUDE\）添加一个unistd.h文件即可，其内容如下：
eBPF (Extended Berkeley Packet Filter) 是 Linux 内核上的一个强大的网络和性能分析工具。它允许开发者在内核运行时动态加载、更新和运行用户定义的代码。
性能为王，系统的性能提升是每一个工程师的追求。目前，性能优化主要集中在消除系统软件堆栈中的低效率上或绕过高开销的系统操作。例如，内核旁路通过在用户空间中移动多个操作来实现这个目标，还有就是为某些类别的应用程序重构底层操作系统.
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。
linux系统也是一种应用，它是基于计算机硬件的一种操作系统软件。当我们接收一次网络传输，计算机硬件的网卡会从网络中将读到的字节流写到linux的buffer缓冲区内存中，然后用户空间会调用linux对外暴露的接口，将linux中的buffer内存中的数据再读取到用户空间。这一次读操作就是一次IO。同样写也是这样的。
从基础讲起，IO的原理和模型是隐藏在编程知识底下的，是开发人员必须掌握的基础原理，是基础的基础，更是通关大厂面试的必备知识。
很多的小伙伴，被java IO 模型，搞得有点儿晕，一会儿是4种模型，一会儿又变成了5种模型。
大白话解释，零拷贝就是没有把数据从一个存储区域拷贝到另一个存储区域。但是没有数据的复制，怎么可能实现数据的传输呢？其实我们在java NIO、netty、kafka遇到的零拷贝，并不是不复制数据，而是减少不必要的数据拷贝次数，从而提升代码性能
我相信大部分人看到这些名词，都是一头雾水的，如果你去搜索引擎搜索，那么恭喜你，你又会被各种文章中的高大上的名词搞得云里雾里。那么，我们应该怎么理清这么名词之间的关系呢？
Kmalloc分配的是连续的物理地址空间。如果需要连续的物理页，可以使用此函数，这是内核中内存分配的常用方式，也是大多数情况下应该使用的内存分配方式。
ioctl 是设备驱动程序中设备控制接口函数，一个字符设备驱动通常会实现设备打开、关闭、读、写等功能，在一些需要细分的情境下，如果需要扩展新的功能，通常以增设 ioctl() 命令的方式实现。
现在操作系统都是采用虚拟存储器，操作系统的核心是内核，独立于普通的应用程序，可以访问受保护的内存空间，也有访问底层硬件设备的所有权限。为了保证用户进程不能直接操作内核（kernel），保证内核的安全，操作系统将虚拟内存划分为两部分，一部分为内核空间，一部分为用户空间。对于32位操作系统，它的寻址空间（虚拟存储空间）为4G（2的32次方），linux操作系统中将最高的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）供各个用户进程使用，称为用户空间。
linux操作系统包含了五种IO模型，各种上层编程语言或者网络编程框架的上层实现都是基于操作系统的这些IO实现来实现的。
我们在cpu篇就提到，iowait高一般代表硬盘到瓶颈了。wait的意思，就是等，就像等正在化妆的女朋友，总是带着一丝焦躁。本篇是《荒岛余生》系列第四篇，I/O篇，计算机中最慢的那一环。其余参见：
在之前我们介绍了如何实现一个简单的字符设备驱动，并介绍了简单的open，close，read，write等驱动提供的基本功能。但是一个真正的设备驱动往往提供了比简单读写更高级的功能。这一篇我们就来介绍一些驱动动中使用的一些高级的操作的实现。 大部分驱动除了提供对设备的读写操作外，还需要提供对硬件控制的接口，比如查询一个framebuffer设备能提供多大的分辨率，读取一个RTC设备的时间，设置一个gpio的高低电平等等。而这些对硬件操作能力的实现一般都是通过ioctl方法来实现的 1.原型介绍 Ioctl在
传统IO的工作方式是，数据读取和写入是从用户空间和内核空间来回复制，内核空间的数据时通过操作系统层面的IO接口从磁盘读取或写入。
Linux环境编程对于初学者来说，必须深刻理解重点概念才能更好地编写代码，实现业务功能，下面就几个重要的及常用的知识点进行说明。搞懂这几个概念后以免在将来的编码出现混淆。 系统调用 ❝所有的操作系统在其内核里都有一些内建的函数，这些函数可以用来完成一些系统级别的功能。在Linux系统使用的这样的函数叫做“系统调用”，英文是systemcall。这些函数代表了从用户空间到内核空间的一种转换。 ❞ 系统调用是Linux操作系统提供的服务，是编写应用程序与内核之间通信的接口，也就是我们所说的函数。相对于普通的函数
本文将介绍linux中的五种IO模型，同时也会介绍阻塞/非阻塞与同步/异步的区别。
零拷贝是老生常谈的问题啦，大厂非常喜欢问。比如Kafka为什么快，RocketMQ为什么快等，都涉及到零拷贝知识点。最近技术讨论群几个伙伴分享了阿里、虾皮的面试真题，也都涉及到零拷贝。因此本文将跟大家一起来学习零拷贝原理。
文件 I/O 指的是对文件的输入/输出操作，就是对文件的读写操作；Linux 下一切皆文件，文件作为 Linux 系统设计思想的核心理念，在 Linux 系统下显得尤为重要，所以对文件的 I/O 操作既是基础也是最重要的部分。
很多对技术有追求的读者朋友，做到一定阶段后都希望技术有所精进。有些读者朋友可能会研究一些中间件的技术架构和实现原理。比如，Nginx为什么能同时支撑数万乃至数十万的连接？为什么单工作线程的Redis性能比多线程的Memcached还要强？Dubbo的底层实现是怎样的，为什么他的通信效率非常高？
清·俞樾《湖楼笔谈》六：“盖诗人用意之妙，在乎深入显出。入之不深，则有浅易之病；出之不显，则有艰涩之患。”
日前，Linux组织宣布成立开源项目IO Visor，该项目主要针对Linux内核的输入/输出请求任务。这个项目听上去似乎很深奥，事实上该项目与网络有很大的相关性。IO Visor无需借助网络硬件就可
eBPF 是一个基于寄存器的虚拟机，最初是为过滤网络数据包而设计的，由于最初的论文[1]是在伯克利实验室（Lawrence Berkeley National Laboratory）写的，所以被称为扩展的伯克利数据包过滤器（Extended Berkeley Packet Filter），也就是 eBPF。本文将会用通俗易懂地语言给大家解释 eBPF 为什么这么受欢迎。
Linux中基于命令行的性能监控工具：dstat、top、netstat、vmstat、htop、ss、glances
在之前的文章中，驱动程序都是使用read()和write()来操作设备，但是大部分的驱动程序还需要另外一种能力，就是通过设备驱动程序执行各种类型的硬件控制。比如：用户控件经常会请求设备锁门、弹出介质、报告错误信息、改变波特率或执行破坏等操作。这些操作通常是通过ioctl方法来实现。
周日午后，刚刚放下手里的电话，正在给刚刚的面试者写评价。刚刚写到『对Linux的基本IO模型理解不深』这句的时候，女朋友突然出现。
I/O 一直是很多小伙伴难以理解的一个知识点，这篇文章我会将我所理解的 I/O 讲给你听，希望可以对你有所帮助。
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