从 开发角度 看 , 基于 过程 结构 , 开发人员可以参与 整体 Linux 内核的开发过程 , 这是一个 开放式的结构 , 允许任何开发人员对其进行 修改 ;
系统调用是应用程序(包含运行库)与操作系统内核的接口，它决定了应用程序如何与内核打交道。在现在的操作系统系统里，程序运行的时候，本身是没有权利访问系统的资源，由于系统有限的资源有可能被不同的应用程序同时访问，因此，如果不加以保护，各个应用程序的冲突在所难免。所以现代操作系统都尽可能的把冲突的资源保护起来，阻止程序直接访问。这些资源，包括文件、网络、IO、各种设备等。
在上一篇文章《系统调用分析(2)》中介绍和分析了32位和64位的快速系统调用指令——sysenter/sysexit和syscall/sysret，以及内核对快速系统调用部分的相关代码，并追踪了一个用户态下的系统调用程序运行过程。
系统调用是内核和应用程序间的接口，应用程序要访问硬件设备和其他操作系统资源，必须通过系统调用来完成。
在 Linux 系统中，用户模式和内核模式是操作系统的两种不同运行模式。本文将深入探讨这两种模式的含义、区别以及运行原理，帮助读者更好地理解 Linux 系统的运行机制。
在Linux中，做什么都有相应命令。一般就在bin或者sbin目录下，数量繁多。如果你事先不知道该用哪个命令，很难通过枚举的方式找到。因此，在这样没有统一入口的情况下，就需要你对最基本的命令有所掌握。
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
在上一篇中，我们讲解了哈勃沙箱的技术点，详细分析了静态检测和动态检测的流程。本篇接着对动态检测的关键技术点进行分析，包括strace，sysdig，volatility。volatility的介绍不会太深入，内存取证这部分的研究还需要继续。
1）、因为我们对内核有保护机制，告诉应用程序只可以访问许可的资源，不许可的资源不可以访问。这也就是把内核层和应用程序抽象分离开， 也就是内核层和用户空间。 2）、用户可以通过系统调用在应用程序访问内核的应用程序。 3）、binder驱动
作为计算机科学的基础，操作系统扮演着计算机资源管理和调度的重要角色。它的主要职责包括管理硬件资源，提供程序运行环境，以及提供用户和系统之间的接口。要了解操作系统的工作原理，我们必须掌握其中的一些关键概念，其中包括“中断”和“系统调用”。
线程同步可以说在日常开发中是用的很多，但对于其内部如何实现的，一般人可能知道的并不多。本篇文章将从如何实现简单的锁开始，介绍linux中的锁实现futex的优点及原理。
Linux 的同步机制不断发展完善。从最初的原子操作,到后来的信号量,从大内核锁到今天的自旋锁。这些同步机制的发展伴随Linux从单处理器到对称多处理器的过渡;
在 Linux 中，最直观、最可见的部分就是 文件系统(file system)。下面我们就来一起探讨一下关于 Linux 中国的文件系统，系统调用以及文件系统实现背后的原理和思想。这些思想中有一些来源于 MULTICS，现在已经被 Windows 等其他操作系统使用。Linux 的设计理念就是 小的就是好的(Small is Beautiful) 。虽然 Linux 只是使用了最简单的机制和少量的系统调用，但是 Linux 却提供了强大而优雅的文件系统。
我们了解到，docker 是一种基于沙盒技术的容器，它实现了运行时环境的封装，从而让我们的集群管理和发布等操作十分便捷。
进程信号是在操作系统中用于进程间通信和控制的一种机制。当一个进程接收到一个信号时，操作系统会做出相应的处理，例如终止进程、暂停进程等。在 Linux 中，进程信号被广泛应用于多种场景，例如进程间通信、异常处理、线程同步等。本文将详细介绍 Linux 进程信号的基本概念、信号类型、信号处理方式、信号传递机制以及如何使用进程信号进行进程间通信、异常处理等。
大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。 引子 在编译2.6内核的时候，你会在编译选项中看到[*] Enable futex support这一项，上网查，有的资料会告诉你”不选这个内核不一定能正确的运行使用glibc的程序”，那futex是什么？和glibc又有什么关系呢？ 1. 什么是Futex Futex 是Fast Userspace muTexes的缩写，由Hubertus Franke, Matthew Kirkwood, Ingo Molnar and Rusty Russell共同设计完成。几位都是linux领域的专家，其中可能Ingo Molnar大家更熟悉一些，毕竟是O(1)调度器和CFS的实现者。 Futex按英文翻译过来就是快速用户空间互斥体。其设计思想其实 不难理解，在传统的Unix系统中，System V IPC(inter process communication)，如 semaphores, msgqueues, sockets还有文件锁机制(flock())等进程间同步机制都是对一个内核对象操作来完成的，这个内核对象对要同步的进程都是可见的，其提供了共享 的状态信息和原子操作。当进程间要同步的时候必须要通过系统调用(如semop())在内核中完成。可是经研究发现，很多同步是无竞争的，即某个进程进入 互斥区，到再从某个互斥区出来这段时间，常常是没有进程也要进这个互斥区或者请求同一同步变量的。但是在这种情况下，这个进程也要陷入内核去看看有没有人 和它竞争，退出的时侯还要陷入内核去看看有没有进程等待在同一同步变量上。这些不必要的系统调用(或者说内核陷入)造成了大量的性能开销。为了解决这个问 题，Futex就应运而生，Futex是一种用户态和内核态混合的同步机制。首先，同步的进程间通过mmap共享一段内存，futex变量就位于这段共享 的内存中且操作是原子的，当进程尝试进入互斥区或者退出互斥区的时候，先去查看共享内存中的futex变量，如果没有竞争发生，则只修改futex,而不 用再执行系统调用了。当通过访问futex变量告诉进程有竞争发生，则还是得执行系统调用去完成相应的处理(wait 或者 wake up)。简单的说，futex就是通过在用户态的检查，（motivation）如果了解到没有竞争就不用陷入内核了，大大提高了low-contention时候的效率。 Linux从2.5.7开始支持Futex。 2. Futex系统调用 Futex是一种用户态和内核态混合机制，所以需要两个部分合作完成，linux上提供了sys_futex系统调用，对进程竞争情况下的同步处理提供支持。 其原型和系统调用号为 #include <linux/futex.h> #include <sys/time.h> int futex (int *uaddr, int op, int val, const struct timespec *timeout,int *uaddr2, int val3); #define __NR_futex 240 虽然参数有点长，其实常用的就是前面三个，后面的timeout大家都能理解，其他的也常被ignore。 uaddr就是用户态下共享内存的地址，里面存放的是一个对齐的整型计数器。 op存放着操作类型。定义的有5中，这里我简单的介绍一下两种，剩下的感兴趣的自己去man futex FUTEX_WAIT: 原子性的检查uaddr中计数器的值是否为val,如果是则让进程休眠，直到FUTEX_WAKE或者超时(time-out)。也就是把进程挂到uaddr相对应的等待队列上去。 FUTEX_WAKE: 最多唤醒val个等待在uaddr上进程。 可见FUTEX_WAIT和FUTEX_WAKE只是用来挂起或者唤醒进程，当然这部分工作也只能在内核态下完成。有些人尝试着直接使用futex系统调 用来实现进程同步，并寄希望获得futex的性能优势，这是有问题的。应该区分futex同步机制和futex系统调用。futex同步机制还包括用户态 下的操作，我们将在下节提到。 3. Futex同步机制 所有的futex同步操作都应该从用户空间开始，首先创建一个futex同步变量，也就是位于共享内存的一个整型计数器。 当 进程尝试持有锁或者要进入互斥区的时候，对futex执行”down”操作，即原子性的给futex同步变量减1。如果同步变量变为0，则没有竞争发生， 进程照常执行。如果同步变量是个负数，则意味着有竞争发生，需要调用futex系统调用的futex_wait操作休眠当前进程。 当进程释放锁或 者要离开互斥区的时候，对futex进行”up”操作，
Linux kernel 2.2之前，（如图）读写数据基本都是使用read系统调用和write系调用，以nginx来说如果一个请求建立，从磁盘的文件到网络连接之间会通过硬件（DMA）---内核层---用户层多次读写系统来完成文件数据的复制传输：从内核层用read系统调用读到用户层，再从用户层用write系统调用写到内核层，每一次用户层到内核层的进行一次上下文转换，这种代价是非常昂贵的。甚至在没有数据变化时这种复制尤其显得多余。如果nginx接受大量并发请求，这种系统调用就会非常频繁，服务器的性能就会下降。
OS的正常工作依赖于存储程序原理、堆栈、中断三个部分。 linux内核从一个初始化上下文环境的函数开始执行，即start_kernel函数，创建多个进程或者fork（创建一个与原来进程几乎完全相同的进程）若干进程，我们为每个进程维护一个进程描述和以及进程间的关系PCB。 当中断发生的时候，如mykernel中就是时钟中断发生之后，接下来OS就会为各进程进行调度，利用Swich_to函数在调度队列中选取出一个适合的进程（系统会根据中断向量号来调用相应的中断异常程序）。由CPU和内核堆栈保存当前进程的各寄存器信息(CPU要做两件工作，一是将当前的eip和esp压入到当前进程的内核栈，二是将esp指向当前进程的内核栈，并将eip指向中断处理入口，进入到内核态。)，将eip指向要调度的进程执行的代码区，开始执行。
假设你已经了解了LSM内核安全模块，也知道如何使用它们加固系统的安全。但是，你还知道了另一种工具seccomp（Linux安全计算）。你可能非常想知道，LSM和Seccomp有什么区别？为什么不能将Seccomp设计为LSM模块？什么时候使用Seccomp？接下来，且听我娓娓道来。
前段时间，我们的项目组在帮客户解决一些操作系统安全领域的问题，涉及到windows，Linux，macOS三大操作系统平台。无论什么操作系统，本质上都是一个软件，任何软件在一开始设计的时候，都不能百分之百的满足人们的需求，所以操作系统也是一样，为了尽可能的满足人们需求，不得不提供一些供人们定制操作系统的机制。当然除了官方提供的一些机制，也有一些黑魔法，这些黑魔法不被推荐使用，但是有时候面对具体的业务场景，可以作为一个参考的思路。
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应用编程涉及到在Linux环境下开发和运行应用程序的一系列概念。以下是一些涵盖Linux应用编程的基本概念：
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。
系统调用是应用程序和操作系统内核之间的功能接口。其主要目的是使得用户可以使用操作系统提供的有关设备管理、输入/输入系统、文件系统和进程控制、通信以及存储管理等方面的功能，而不必了解系统程序的内部结构和有关硬件细节，从而起到减轻用户负担和保护系统以及提高资源利用率的作用。 Linux操作系统作为自由软件的代表，它优良的性能使得它的应用日益广泛，不仅得到专业人士的肯定，而且商业化的应用也是如火如荼。在Linux中，大 部分的系统调用包含在Linux的libc库中，通过标准的C函数调用方法可以调用这些系统
万物互联和大数据技术的发展，让我们的生活更加活色生香，其背后离不开安全、稳定可靠的服务器系统。
系统调用 跟用户自定义函数一样也是一个函数，不同的是 系统调用 运行在内核态，而用户自定义函数运行在用户态。由于某些指令（如设置时钟、关闭/打开中断和I/O操作等）只能运行在内核态，所以操作系统必须提供一种能够进入内核态的方式，系统调用 就是这样的一种机制。
ptrace 函数 : 在 C 标准库 中有一个 ptrace 函数 , 该函数是一个系统调用方法 , 可以监视进程执行 , 查看 / 更改 被监视进程的 内存 和 寄存器 情况 , 常用于断点调试 ;
1.用记事本打开/usr/src/linux-2.4.22/kernel/sys.c,查看并进行修改如图4-1至图4-3.
计算机硬件 上面一层是 Linux 内核 , 计算机的所有硬件操作都要经过内核 , 内核是 抽象资源操作 与 具体硬件操作细节 之间的接口 ;
在Linux kernel2.2 版本之后出现了一种叫做 "零拷贝(zero-copy)" 系统调用机制，目前很多应用服务器如 apache、nginx都支持，此机制很好的提高了服务器的性能 "零拷贝"是由 sendfile 系统调用实现的 "零拷贝"出现之前，读写数据基本都是使用 read系统调用 和 write系调用 以web服务来说，一个请求建立，从磁盘文件到网络连接之间，会通过 硬件 -> 内核层 -> 用户层 多次读写系统来完成文件数据的复制传输 从内核层用 read系统调用 读到用户层，再从用户
在本文中，传统UNIX fork之后，我给出传统的UNIX fork在Linux内核中的变体clone系统调用的精彩。
操作系统的硬件控制功能，通常是通过一些小的函数集合体的形式来提供的。这些函数及调用函数的行为统称为系统调用（system call），也就是应用对操作系统（system）的功能进行调用（call）的意思。在前面的程序中用到了time()及printf()等函数，这些函数内部也都使用了系统调用。这里之所以用“内部”这个词，是因为在Windows操作系统中，提供返回当前日期和时刻，以及在显示器中显示字符串等功能的系统调用的函数名，并不是time()和printf()。系统调用是在time()和printf()函数的内部执行的。大家可能会认为这个方法有些绕，不过这是有原因的。
In computing, a system call is the programmatic way in which a computer program requests a service from the kernel of the operating system it is executed on. This may include hardware-related services (for example, accessing a hard disk drive), creation and execution of new processes, and communication with integral kernel services such as process scheduling. System calls provide an essential interface between a process and the operating system.
众所周知，系统调用很昂贵。而针对CPU漏洞的软件缓解措施（如Meltdown）甚至使其更加昂贵。但它们到底有多贵呢？为了开始回答这个问题，我写了一个小型的微型测试，以测量系统调用的最低成本。意思是说，无论上下文切换是否发生，人们都必须支付系统调用的成本，即使在内核中的工作微不足道，即从用户模式切换到内核模式再返回的成本。
一、系统调用概述 系统调用是受控的内核入口，借助于这一机制，进程可以请求内核以自己的名义去执行某些动作。Linux 内核以 C 语言语法 API 接口形式(头文件），提供有一系列服务供程序访问。可以通过 man 2 syscall 查看系统调用信息。 关于系统调用，需要注意以下几点： 1、系统调用将处理器从用户态切换到核心态，以便 CPU 访问受到保护的内核内存； 2、系统调用的组成是固定的，每个系统调用都由一个唯一的数字来标识； 3、每个系统调用可辅之以一套参数，对用户控件（进程虚拟地址控件）与内核空间之
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。
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。
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。
引子 在编译2.6内核的时候，你会在编译选项中看到[*] Enable futex support这一项，上网查，有的资料会告诉你"不选这个内核不一定能正确的运行使用glibc的程序"，那futex是什么？和glibc又有什么关系呢？ 1. 什么是Futex Futex 是Fast Userspace muTexes的缩写，由Hubertus Franke, Matthew Kirkwood, Ingo Molnar and Rusty Russell共同设计完成。几位都是linux领域的专家，其中可能Ingo Molnar大家更熟悉一些，毕竟是O(1)调度器和CFS的实现者。 Futex按英文翻译过来就是快速用户空间互斥体。其设计思想其实 不难理解，在传统的Unix系统中，System V IPC(inter process communication)，如 semaphores, msgqueues, sockets还有文件锁机制(flock())等进程间同步机制都是对一个内核对象操作来完成的，这个内核对象对要同步的进程都是可见的，其提供了共享 的状态信息和原子操作。当进程间要同步的时候必须要通过系统调用(如semop())在内核中完成。可是经研究发现，很多同步是无竞争的，即某个进程进入 互斥区，到再从某个互斥区出来这段时间，常常是没有进程也要进这个互斥区或者请求同一同步变量的。但是在这种情况下，这个进程也要陷入内核去看看有没有人 和它竞争，退出的时侯还要陷入内核去看看有没有进程等待在同一同步变量上。这些不必要的系统调用(或者说内核陷入)造成了大量的性能开销。为了解决这个问 题，Futex就应运而生，Futex是一种用户态和内核态混合的同步机制。首先，同步的进程间通过mmap共享一段内存，futex变量就位于这段共享 的内存中且操作是原子的，当进程尝试进入互斥区或者退出互斥区的时候，先去查看共享内存中的futex变量，如果没有竞争发生，则只修改futex,而不 用再执行系统调用了。当通过访问futex变量告诉进程有竞争发生，则还是得执行系统调用去完成相应的处理(wait 或者 wake up)。简单的说，futex就是通过在用户态的检查，（motivation）如果了解到没有竞争就不用陷入内核了，大大提高了low-contention时候的效率。 Linux从2.5.7开始支持Futex。 2. Futex系统调用 Futex是一种用户态和内核态混合机制，所以需要两个部分合作完成，linux上提供了sys_futex系统调用，对进程竞争情况下的同步处理提供支持。 其原型和系统调用号为 #include <linux/futex.h> #include <sys/time.h> int futex (int *uaddr, int op, int val, const struct timespec *timeout,int *uaddr2, int val3); #define __NR_futex 240 虽然参数有点长，其实常用的就是前面三个，后面的timeout大家都能理解，其他的也常被ignore。 uaddr就是用户态下共享内存的地址，里面存放的是一个对齐的整型计数器。 op存放着操作类型。定义的有5中，这里我简单的介绍一下两种，剩下的感兴趣的自己去man futex FUTEX_WAIT: 原子性的检查uaddr中计数器的值是否为val,如果是则让进程休眠，直到FUTEX_WAKE或者超时(time-out)。也就是把进程挂到uaddr相对应的等待队列上去。 FUTEX_WAKE: 最多唤醒val个等待在uaddr上进程。 可见FUTEX_WAIT和FUTEX_WAKE只是用来挂起或者唤醒进程，当然这部分工作也只能在内核态下完成。有些人尝试着直接使用futex系统调 用来实现进程同步，并寄希望获得futex的性能优势，这是有问题的。应该区分futex同步机制和futex系统调用。futex同步机制还包括用户态 下的操作，我们将在下节提到。 3. Futex同步机制 所有的futex同步操作都应该从用户空间开始，首先创建一个futex同步变量，也就是位于共享内存的一个整型计数器。 当 进程尝试持有锁或者要进入互斥区的时候，对futex执行"down"操作，即原子性的给futex同步变量减1。如果同步变量变为0，则没有竞争发生， 进程照常执行。如果同步变量是个负数，则意味着有竞争发生，需要调用futex系统调用的futex_wait操作休眠当前进程。 当进程释放锁或 者要离开互斥区的时候，对futex进行"up"操作，即原子性的给futex同步变量加1。如果同步变量由0变成1，则没有竞争发生，进程照常执
最近在读一本<<软件架构设计:大型网站技术架构与业务融合之道>>,它就像是把你平时一点点积累的知识有条理且有深度的整合。一步一步的将读者断断续续的知识接起来。以下文章是记录书本中的一些知识并加以拓展。
理解Linux内核最好预备的知识点 Linux内核的特点 Linux内核的任务 内核的组成部分 哪些地方用到了内核机制？ Linux进程 Linux创建新进程的机制 Linux线程 内核线程 地址空间与特权级别 虚拟地址与物理地址 特权级别（Linux的两种状态） 系统调用 设备驱动程序、块设备和字符设备 网络 文件系统
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。
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—>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
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