本文主要讨论在高实时要求、高效能计算、DPDK等领域,Linux如何让某一个线程排他性独占CPU;独占CPU涉及的线程、中断隔离原理;以及如何在排他性独占的情况下,甚至让系统的timer tick也不打断独占任务,从而实现最低的延迟抖动。
电源管理(Power Management)在 Linux Kernel 中,是一个比较庞大的子系统,涉及到供电(Power Supply)、充电(Charger)、时钟(Clock)、频率(Frequency)、电压(Voltage)、睡眠/唤醒(Suspend/Resume)等方方面面。
cat 这个节点,会打印系统中所有的中断信息,如果是多核CPU,每个核都会打印出来。
函数介绍:local_irq_enable函数用于将CPSR寄存器中的中断使能位设为1,从而使得CPU能够响应中断。
| 导语 本文主要是讲Linux的调度系统, 由于全部内容太多,分三部分来讲,调度可以说是操作系统的灵魂,为了让CPU资源利用最大化,Linux设计了一套非常精细的调度系统,对大多数场景都进行了很多优化,系统扩展性强,我们可以根据业务模型和业务场景的特点,有针对性的去进行性能优化,在保证客户网络带宽前提下,隔离客户互相之间的干扰影响,提高CPU利用率,降低单位运算成本,提高市场竞争力。欢迎大家相互交流学习!
既然叫中断, 那我们首先就会想到这个中断是中断谁?想一想计算机最核心的部分是什么?没错, CPU, 计算机上绝大部分的计算都在CPU中完成,因此这个中断也就是中断CPU当前的运行,让CPU转而先处理这个引起中断的事件,通常来说这个中断的事件比较紧急,处理完毕后再继续执行之前被中断的task。比如,我们敲击键盘,CPU就必须立即响应这个操作,不然我们打字就全变成了慢动作~。说白了中断其实就是一种主动通知机制,如果中断源不主动通知,那想知道其发生了什么事情,只能一次次地轮询了,白白耗费CPU。
从2005年我接触Linux到现在15年了,Linux中断系统的变化并不大。比较重要的就是引入了threaded irq:使用内核线程来处理中断。
处理外部事件是 CPU 必须要做的事,因为 CPU 和外设的不平等性导致外设的事件被 CPU 当作是外部事件,其实它们是平等的,只不过冯氏机器不这么认为罢了,既然要处理外部事件,那么就需要一定的方法,方法不止一种,大致有中断和轮询以及一种 混杂又复杂的方式,也就是DMA方式。中断是 CPU 被动处理的一种方式,也就是说 CPU 不知道何时中断,只要有了中断就会通知 CPU,而 CPU 此时必须停 下一切来处理,而轮询是 CPU 主动查询并处理的过程,CPU 隔一会查询一下外设看有没有事情可做。
| 导语本文主要是讲Linux的调度系统, 由于全部内容太多,分三部分来讲,本篇是中篇(主要讲抢占和时钟),上篇请看(CPU和中断):Linux调度系统全景指南(上篇),调度可以说是操作系统的灵魂,为了让CPU资源利用最大化,Linux设计了一套非常精细的调度系统,对大多数场景都进行了很多优化,系统扩展性强,我们可以根据业务模型和业务场景的特点,有针对性的去进行性能优化,在保证客户网络带宽前提下,隔离客户互相之间的干扰影响,提高CPU利用率,降低单位运算成本,提高市场竞争力。欢迎大家相互交流学习!
硬件中断发生频繁,是件很消耗 CPU 资源的事情,在多核 CPU 条件下如果有办法把大量硬件中断分配给不同的 CPU (core) 处理显然能很好的平衡性能。 现在的服务器上动不动就是多 CPU 多核、多网卡、多硬盘,如果能让网卡中断独占1个 CPU (core)、磁盘 IO 中断独占1个 CPU 的话将会大大减轻单一 CPU 的负担、提高整体处理效率。 VPSee 前天收到一位网友的邮件提到了 SMP IRQ Affinity,引发了今天的话题:D,以下操作在 SUN FIre X2100 M2 服务器+
该文介绍了中断和异常的基本概念、分类,以及Linux 中中断和异常的处理方式,包括硬件中断、软件中断和异常的分类和处理。
中断是大家用的最多的功能,不管是单片机还是 Linux 系统,都需要用到中断,对它的深入理解是非常必要的。
(2)如何解决中断处理程序执行过长和中断丢失的问题: Linux 将中断处理过程分成了两个阶段,也就是上半部和下半部。 上半部用来快速处理中断,它在中断禁止模式下运行,主要处理跟硬件紧密相关的或时间敏感的工作。也就是我们常说的硬中断,特点是快速执行。 下半部用来延迟处理上半部未完成的工作,通常以内核线程的方式运行。也就是我们常说的软中断,特点是延迟执行。
由于 APIC中断控制器 有点小复杂,所以本文主要通过 8259A中断控制器 来介绍Linux对中断的处理过程。
在计算机系统中,CPU的功能是执行程序,总结起来就是我们在教科书上学到的:取指、译码、执行。那么问题来了,如果没有程序要执行,CPU要怎么办?也许您会说,停掉就是了啊。确实,是要停掉,但何时停、怎么停,却要仔细斟酌,因为实际的软硬件环境是非常复杂的。
中断是现代 CPU 工作方式中重要的部分。例如:当你每次在键盘上按下一个按键后,CPU 会被中断以使得 PC 读取用户键盘的输入。这个过程发生得相当快,以致于在使用体验上你不会感到任何变化或损害。
多任务系统中, 内核负责管理各个任务, 或者说为每个任务分配CPU时间, 并且负责任务之间的通讯.
vmstat是一个很全面的性能分析工具,可以观察到系统的进程状态、虚拟内存使用、磁盘的IO、中断、上下文切换、CPU使用等情况。在操作系统性能分析中,能100%理解vmstat输出的含义并灵活应用,是性能分析必备的基本能力。
通过前面的文章我们已经了解了「数据包从HTTP层->TCP层->IP层->网卡->互联网->目的地服务器」这中间涉及的知识。
Linux内核对网络包的接收过程大致可以分为接收到RingBuffer、硬中断处理、ksoftirqd软中断处理几个过程。其中在ksoftirqd软中断处理中,把数据包从RingBuffer中摘下来,送到协议栈的处理,再之后送到用户进程socket的接收队列中。
上一篇文章中《图解Linux网络包接收过程》,我们梳理了在Linux系统下一个数据包被接收的整个过程。Linux内核对网络包的接收过程大致可以分为接收到RingBuffer、硬中断处理、ksoftirqd软中断处理几个过程。其中在ksoftirqd软中断处理中,把数据包从RingBuffer中摘下来,送到协议栈的处理,再之后送到用户进程socket的接收队列中。
在高执行级别下,代码可以执行特权指令,访问任意的物理地址,这种CPU执行级别就对应着内核态。
王柏生 资深技术专家,先后就职于中科院软件所、红旗Linux和百度,现任百度主任架构师。在操作系统、虚拟化技术、分布式系统、云计算、自动驾驶等相关领域耕耘多年,有着丰富的实践经验。著有畅销书《深度探索Linux操作系统》(2013年出版)。
对于任何Linux进程,它们的起点是创建它们的时刻。例如,父进程可以使用fork()系统调用启动子进程。一旦启动,进程将进入运行或可运行状态。在进程运行时,它可能会进入代码路径,要求它在继续之前等待特定的资源或信号。在等待资源的同时,这个过程将自愿放弃CPU周期,进入两种睡眠状态之一。
中断是计算机体系结构中的一个重要概念,用于处理器响应异步事件。中断设计对于提高计算机系统的性能和响应能力至关重要。下面详细讲解中断的工作原理、类型、中断处理流程以及中断设计的关键组件,并附上逻辑示意图。
惠伟:linux time和kvm time虚拟化综述zhuanlan.zhihu.com
中断其实就是由硬件或软件所发送的一种称为IRQ(中断请求)的信号。中断允许让设备,如键盘,串口卡,并口等设备表明它们需要CPU。
在这篇中遗留了几个问题,先尝试回答一下,不一定准确,代码太多,看不过来,全靠猜测,代码的历史很长,都是智慧的结晶,一时半会消化不了很正常。
先说明两个概念:中断和系统调用 一 系统调用: 是应用程序(运行库也是应用程序的一部分)与操作系统内核之间的接口,它决定了应用程序是如何和内核打交道的。 1, Linux系统调用:2.6.19版内核提供了319个系统调用。比如 exit fork read open close …… 2, 对Windows来说,操作系统提供给应用程序的接口不是系统调用,而是API。比如:ReadFile。我们暂时把API和系统调用等同起来 3, Linux中,每个系统调用对应一个系统调用号,内核维护了一个系统调
中断 是为了解决外部设备完成某些工作后通知CPU的一种机制(譬如硬盘完成读写操作后通过中断告知CPU已经完成)。早期没有中断机制的计算机就不得不通过轮询来查询外部设备的状态,由于轮询是试探查询的(也就是说设备不一定是就绪状态),所以往往要做很多无用的查询,从而导致效率非常低下。由于中断是由外部设备主动通知CPU的,所以不需要CPU进行轮询去查询,效率大大提升。
众所周知,硬实时的概念,其核心并非追求速度的极致,而是确保系统能在预定的、可重复的时间范围内给予确定的响应。这意味着,实时系统的正确性不仅在于计算逻辑的正确,更在于结果的产生时间是否符合预期。以汽车为例,当发生碰撞时,安全气囊必须在极短的时间内弹开,否则可能无法起到应有的保护作用。
最近在研究异步消息处理, 突然想起linux内核的中断处理, 里面由始至终都贯穿着”重要的事马上做, 不重要的事推后做”的异步处理思想. 于是整理一下~ 第一阶段 获取中断号 每个CPU都有响应中断的
Intel采用双独立总线(英语:Dual Independent Bus,DIB),使用外部的前端总线到主系统存储器,和内部的后端总线于一个或多个中央处理器、CPU缓存间。CPU 里面的内存接口,直接和系统总线通信,然后系统总线再接入一个 I/O 桥接器(I/O Bridge)。这个 I/O 桥接器,一边接入了我们的内存总线,使得我们的 CPU 和内存通信;另一边呢,又接入了一个 I/O 总线,用来连接 I/O 设备。
【CSDN 编者按】自去年苹果自研 M1 芯片发布之后,激发了无数用户的体验热情,与此同时,也吸引大批开发者在 M1 上开启探索模式。其中,国外一位资深操作系统移植专家 Hector Martin 发起了一项名为「Asahi Linux」项目,通过众筹的方式为苹果 M1 系列新机移植 Linux 系统。
好文推荐 Linux shell编程常用方法总结 C++基础知识精髓 Linux下AutoMake创建工程流程 Qt5.7.1添加支持openssl zynq平台移植python3.10.5 作为一名Linux软件攻城狮,top命令大家应该并不陌生。top命令是Linux下常用的性能分析工具,能够实时显示系统中各个进程的资源占用状况。top可以动态显示过程,不断刷新当前状态。top命令提供了实时的对系统处理器的状态监视。它将显示系统中的任务列表,内存使用和执行时间对任务进行排序。 1、top命令的使用方式
us(user):表示 CPU 在用户运行的时间百分比,通常用户 CPU 高表示有应用程序比较繁忙。典型的用户程序有:数据库、Web 服务器等。
中断控制是计算机发展中一种重要的技术,最初它是为克服对 I/O 接口控制采用程序查询所带来的处理器低效率而产生的。
在 上一篇文章 中,我们介绍了网卡接收和发过数据在 Linux 内核中的处理过程,我们先来回顾一下网卡接收和发送数据的过程,如 图1 所示:
经常和Linux打交道的童鞋都知道,load averages是衡量机器负载的关键指标,但是这个指标是怎样定义出来的呢?
经常和 Linux 打交道的童鞋都知道,load averages 是衡量机器负载的关键指标,但是这个指标是怎样定义出来的呢?
Linux内核的软中断("softirq")机制有些奇怪,在早期的Linux和处理机制下比较晦涩,且仅有极少的内核开发人员会直接接触软中断。然而它是内核的大多数重要处理的核心。在某些场景下,软中断会以一种不合时宜的方式出现。特别是内核的实时抢占补丁集经常会与软中断产生冲突,该补丁集的最新版本提供了一种解决产生软中断问题的方法,值得一看。
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。
https://www.cnblogs.com/poloyy/category/1806772.html
老的Linux内核中,如果一个中断服务程序不想被别的中断打断,我们能看到这样的代码:
查看CPU使用 在 Linux 系统下,使用 top 命令查看 CPU 使用情况。
1. rx-checksumming:校验接收报文的checksum。
在你使用 Linux 系统时,你可能在系统的进程列表中注意到了名为 "kworker" 的进程。你可能会想知道这个进程是什么,它在做什么,以及为什么有时候它会占用大量的 CPU。在这篇文章中,我们将详细地介绍 kworker 进程,它在系统中的角色,以及如何诊断和解决 kworker 导致的性能问题。
上一篇文章我们简单了解了一些关于时间的概念,以及Linux内核中的关于时间的基本理解。而本篇则会简单说明时钟硬件,以及Linux时间子系统相关的一些数据结构。
开发人员在高性能系统的性能调优过程中,经常会碰到各种背景的噪声干扰, 从而使得收集的数据不够精确。本文主要从CPU 以及Linux操作系统的角度来分析各种噪声的来源以及消除方法。最终的目标是搭建基准平台,在特定的cpu上实现”0”干扰。
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