Read-copy update (RCU) 是一种 2002 年 10 月被引入到内核当中的同步机制。通过允许在更新的同时读数据,RCU 提高了同步机制的可伸缩性(scalability)。相对于传统的在并发线程间不区分是读者还是写者的简单互斥性锁机制,或者是哪些允许并发读但同时不 允许写的读写锁,RCU 支持同时一个更新线程和多个读线程的并发。RCU 通过保存对象的多个副本来保障读操作的连续性,并保证在预定的读方临界区没有完成之前不会释放这个对象。RCU定义并使用高效、可伸缩的机制来发布并读取 对象的新版本,并延长旧版本们的寿命。这些机制将工作分发到了读和更新路径上,以保证读路径可以极快地运行。在某些场合(非抢占内核),RCU 的读方没有任何性能负担。
在 Linux 源码 linux-5.6.18\include\linux\rculist.h 头文件中定义的就是 RCU 链表的操作 ,
RCU 机制 中 , 会 根据 CPU 数量 , 按照 " 树形结构 “ 组成 RCU 层次架构 , 称为 ” RCU Hierarchy " ;
上面讲的自旋锁,信号量和互斥锁的实现,都是使用了原子操作指令。由于原子操作会 lock,当线程在多个 CPU 上争抢进入临界区的时候,都会操作那个在多个 CPU 之间共享的数据 lock。CPU 0 操作了 lock,为了数据的一致性,CPU 0 的操作会导致其他 CPU 的 L1 中的 lock 变成 invalid,在随后的来自其他 CPU 对 lock 的访问会导致 L1 cache miss(更准确的说是communication cache miss),必须从下一个 level 的 cache 中获取。
本文讲述了Linux中RCU(Read-Copy-Update)机制在内存管理中的重要作用,以及如何在Linux内核中实现和管理RCU。在Linux内核中,RCU用于在多个进程共享相同内存空间时,保证这些进程之间的数据一致性。本文首先介绍了RCU的基本原理,然后逐步深入介绍了Linux内核中RCU的实现细节。最后,通过一个具体的例子,展示了如何在Linux内核中实现一个简单的RCU。
pidstat 是著名的采集软件 systat 的组件之一。用于监控全部或指定进程的 CPU、内存、线程、设备 IO 等系统资源的占用情况。
本文简介本文介绍Linux RCU的基本概念。这不是一篇单独的文章,这是《谢宝友:深入理解Linux RCU》系列的第3篇,前序文章:谢宝友: 深入理解Linux RCU之一——从硬件说起= 谢宝友:
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。
在上一篇博客 【Linux 内核 内存管理】RCU 机制 ① ( RCU 机制简介 | RCU 机制的优势与弊端 | RCU 机制的链表应用场景 ) 中 , 分析了 RCU 机制的优势与弊端 ;
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。
RCU是Linux 2.6内核系统新的锁机制 RCU(Read-Copy Update)。参考:http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-rcu/
本文基于linux 2.6.32-rc7版本的源码, 因此请准备一份linux2.6.32-rc7代码。建议用如下两种方法获取源代码:
自旋锁主要用来解决SMP和调度引发的竞态问题,但是普通的自旋锁并不关心临界区在执行什么操作,对读和写都一视同仁,这样就会存在一些弊端!
RCU , 英文全称是 " Read-Copy-Update “ , 对应的中文名称是 ” 读取-拷贝-更新 “ , 这是 Linux 内核中的 ” 同步机制 " ;
RCU(Read-Copy Update)是数据同步的一种方式,在当前的Linux内核中发挥着重要的作用。RCU主要针对的数据对象是链表,目的是提高遍历读取数据的效率,为了达到目的使用RCU机制读取数据的时候不对链表进行耗时的加锁操作。这样在同一时间可以有多个线程同时读取该链表,并且允许一个线程对链表进行修改(修改的时候,需要加锁)。RCU适用于需要频繁的读取数据,而相应修改数据并不多的情景,例如在文件系统中,经常需要查找定位目录,而对目录的修改相对来说并不多,这就是RCU发挥作用的最佳场景。 Linux内核源码当中,关于RCU的文档比较齐全,你可以在 /Documentation/RCU/ 目录下找到这些文件。Paul E. McKenney 是内核中RCU源码的主要实现者,他也写了很多RCU方面的文章。他把这些文章和一些关于RCU的论文的链接整理到了一起。http://www2.rdrop.com/users/paulmck/RCU/ 在RCU的实现过程中,我们主要解决以下问题: 1,在读取过程中,另外一个线程删除了一个节点。删除线程可以把这个节点从链表中移除,但它不能直接销毁这个节点,必须等到所有的读取线程读取完成以后,才进行销毁操作。RCU中把这个过程称为宽限期(Grace period)。 2,在读取过程中,另外一个线程插入了一个新节点,而读线程读到了这个节点,那么需要保证读到的这个节点是完整的。这里涉及到了发布-订阅机制(Publish-Subscribe Mechanism)。 3, 保证读取链表的完整性。新增或者删除一个节点,不至于导致遍历一个链表从中间断开。但是RCU并不保证一定能读到新增的节点或者不读到要被删除的节点。 宽限期
实时系统要求对事件的响应时间不能超过规定的期限,响应时间是指从某个事件发生到负责处理这个事件的进程处理完成的时间间隔,最大响应时间应该是确定的、可以预测的。
因为现代操作系统是多处理器计算的架构,必然更容易遇到多个进程,多个线程访问共享数据的情况,如下图所示:
随着得物业务规模的不断增加,推荐业务也越来越复杂,对推荐系统也提出了更高的要求。我们于 2022 年下半年启动了 DGraph 的研发,DGraph 是一个 C++项目,目标是打造一个高效易用的推荐引擎。推荐场景的特点是表多、数据更新频繁、单次查询会涉及多张表。了解这些特点,对于推荐引擎的设计非常重要。通过阅读本文,希望能对大家了解推荐引擎有一定帮助。为什么叫 DGraph?因为推荐场景主要是用 x2i(KVV)表推荐为主,而 x2i 数据是图(Graph)的边,所以我们给得物的推荐引擎取名 DGraph。
Linux内核有多种锁机制,比如 自旋锁、信号量 和 读写锁 等。不同的场景使用不同的锁,如在读多写少的场景可以使用读写锁,而在锁粒度比较小的场景可以使用自旋锁。
Linux 中的 veth 是一对儿能互相连接、互相通信的虚拟网卡。通过使用它,我们可以让 Docker 容器和母机通信,或者是在两个 Docker 容器中进行交流。参见《轻松理解 Docker 网络虚拟化基础之 veth 设备!》。
本文是为那些希望非常深层次的理解RCU的骨灰级黑客准备的。这些黑客应当首先阅读《深入理解RCU》系列文章的第1~6篇。骨灰级代码狂也可能有兴趣直接看看本文。
1、简介: RCU(Read-Copy Update)是数据同步的一种方式,在当前的Linux内核中发挥着重要的作用。 RCU主要针对的数据对象是链表,目的是提高遍历读取数据的效率,为了达到目的使用RCU机制读取数据的时候不对链表进行耗时的加锁操作。这样在同一时间可以有多个线程同时读取该链表,并且允许一个线程对链表进行修改(修改的时候,需要加锁)。 2、应用场景: RCU适用于需要频繁的读取数据,而相应修改数据并不多的情景,例如在文件系统中,经常需要查找定位目录,而对目录的修改相对来说并不多,这就是RCU发
如今复杂的Soc由多个并行工作的子模块组成。在一个执行各种用例的操作系统中,不是Soc中的所有模块都一直以其最高的执行频率工作。为了实现这一目的,Soc中的子模块被分组成域,允许一些域以较低的频率和电压运行,而其他的域运行在较高的电压和频率上。将域中每个设备支持的电压和频率的离散元组的集合称为Operating Performance Points(OPP)。
在 Linux 内核 中 , " 进程控制块 " 是通过 task_struct 结构体 进行描述的 ; Linux 内核中 , 所有 进程管理 相关算法逻辑 , 都是基于 task_struct 结构体的 ;
在上一篇文章中的并发和ABA问题的介绍中,我们提到了要解决ABA中的memory reclamation问题,有一个办法就是使用RCU。
top 命令用于实时显示系统资源使用情况。它可以显示系统摘要信息,以及内核当前正在管理的进程或线程的列表。
实时分为硬实时和软实时,硬实时要求绝对保证响应时间不超过期限,如果超过期限,会造成灾难性的后果,例如汽车在发生碰撞事故时必须快速展开安全气囊;软实时只需尽力使响应时间不超过期限,如果偶尔超过期限,不会造成灾难性的后果.
在linux内核中,各个子系统之间有很强的相互关系,某些子系统可能对其他子系统产生的事件比较感兴趣。因此内核引入了notifier机制,当然了notifier机制只能用在内核子系统之间,不能用在内核与应用层之间。比如当系统suspend的时候,就会使用到notifier机制来通知系统的内核线程进行suspend。
SUSE Labs 团队探索了 Kernel CPU 隔离及其核心组件之一:Full Dynticks(或 Nohz Full),并撰写了本系列文章:
在 Linux 操作系统 中 , 进程 作为 调度的实体 , 需要将其抽象为 " 进程控制块 " , 英文全称 " Progress Control Block " , 简称 PCB ;
一、概念: 大多数内核子系统都是相互独立的,因此某个子系统可能对其它子系统产生的事件感兴趣。为了满足这个需求,也即是让某个子系统在发生某个事件时通知其它的子 系统,Linux内核提供了通知链的机制。通知链表只能够在内核的子系统之间使用,而不能够在内核与用户空间之间进行事件的通知。 通知链表是一个函数链表,链表上的每一个节点都注册了一个函数。当某个事情发生时,链表上所有节点对应的函数就会被执行。所以对于通知链表来说有一个通知 方与一个接收方。在通知这个事件时所运行的函数由被通知方决定,实际上也即是被通
对于基础类型操作,使用原子变量就可以做到线程安全,那原子操作是如何保证线程安全的呢?linux中的原子变量如下:
第一次写进程创建的时候我使用的内核版本还是 3.10 的版本。在这个版本里已分配的进程 pid 号是用 bitmap 来存储的。但在 5.4 和 6.1 版本里,发现进程 pid 号管理实现已经从 bitmap 替换成了基数树(radix-tree)。后来翻了下版本更新历史,原来自从 Linux 4.15 之后,内核就已经将 bitmap 换掉了。
在 Linux 中,每个程序和 守护程序(daemon)都是一个“ 进程(process)”。 大多数进程代表一个正在运行的程序。而另外一些程序可以派生出其他进程,比如说它会侦听某些事件的发生,然后对其做出响应。并且每个进程都需要一定的内存和处理能力。你运行的进程越多,所需的内存和 CPU 使用周期就越多。在老式电脑(例如我使用了 7 年的笔记本电脑)或轻量级计算机(例如树莓派)上,如果你关注过后台运行的进程,就能充分利用你的系统。
这里深度理解一下在Linux下网络包的接收过程,为了简单起见,我们用udp来举例,如下:
你可以使用 ps 命令来查看正在运行的进程。你通常会使用 ps 命令的参数来显示出更多的输出信息。我喜欢使用 -e 参数来查看每个正在运行的进程,以及 -f 参数来获得每个进程的全部细节。以下是一些例子:
实际上就是解释ucore的哲学家就餐怎么实现的,内核级别的信号量怎么实现的,之后给出自己关于用户级别的信号量的设计方案,比较两者异同。
RCU(Read-Copy Update) RCU就是指读-拷贝修改,它是基于其原理命名的。对于被RCU保护的共享数据结构,读操作不需要获得任何锁就可以访问,但写操作在访问它时首先拷贝一个副本,然后对副本进行修改,最后在适当的时机把指向原来数据的指针重新指向新的被修改的数据。这个时机就是所有引用该数据的CPU都退出对共享数据的操作。 Linux内核中内存管理大量的运用到了RCU机制。为每个内存对象增加了一个原子计数器用来继续该对象当前访问数。当没有其他进程在访问该对象时(计数器为0),才允许回收该内存。 从
在 Linux 系统中,了解系统信息和管理系统是非常重要的。这可以帮助您监视系统状态、优化系统性能并保护系统安全。本文将介绍如何在 Linux 系统中查看和管理系统信息,并给出一些常见的示例。
普通的进程 , 包含 内核虚拟地址空间 和 用户虚拟地址空间 , 其中 内核虚拟地址空间 所有进程共享 , 用户虚拟地址空间 由进程独立拥有 ;
通过 ps 命令可以看到红色方框标出的都是父进程为2号进程的内核线程,2号进程即蓝色方框标出的进程 kthreadd,1号进程是绿色方框标出的进程 init,它们的父进程号都是0。
namespace(命名空间) 是Linux提供的一种内核级别环境隔离的方法,很多编程语言也有 namespace 这样的功能,例如C++,Java等,编程语言的 namespace 是为了解决项目中能够在不同的命名空间里使用相同的函数名或者类名。而Linux的 namespace 也是为了实现资源能够在不同的命名空间里有相同的名称,譬如在 A命名空间 有个pid为1的进程,而在 B命名空间 中也可以有一个pid为1的进程。
作者:wqiangwang,腾讯 TEG 后台开发工程师 内核收发包,可能会由于backlog队列满、内存不足、包校验失败、特性开关如rpf、路由不可达、端口未监听等等因素将包丢弃。 在内核里面,数据包对应一个叫做skb(sk_buff结构)。当发生如上等原因丢包时,内核会调用***kfree_skb***把这个包释放(丢掉)。kfree_skb函数中已经埋下了trace点,并且通过__builtin_return_address(0)记录下了调用kfree_skb的函数地址并传给location参数
为什么 Linux 内核的文件系统类型那么多,都能挂载上呢?为什么系统里可以直接 mount 其他文件系统呢?甚至能把 windows 下的文件夹挂载到 windows 上,为什么 Linux 的虚拟文件系统这么强大?这得益于它的数据结构设计得十分精妙。好像听过,Linux 有什么解决不了的?加一层。
noibrs noibpb nopti nospectre_v2 nospectre_v1 l1tf=off nospec_store_bypass_disable no_stf_barrier mds=off mitigations=off
在上一部分,我们讨论了最基本常见的几类同步机制,这一部分我们将讨论相对复杂的几种同步机制,尤其是读写信号量和RCU,在操作系统内核中有相当广泛的应用。
Linux 进程 PID 大家都知道,top命令就可以很容易看到各个进程的 PID, 稍进一步top -H,我们还能够看到各个线程的ID, 即TID。今天我们想深入到Linux Kernel, 看一看在 Kernel里PID的来龙去脉。
记一次linux下较重要的几项负载信息查看方式 1.cpu、memory负载 root@test:~$ top #top命令,可以查看 cpu 及 memory 的使用及负载情况 top - 09:34:56 up 19 days, 21:55, 1 user, load average: 0.00, 0.00, 0.00 Tasks: 79 total, 1 running, 78 sleeping, 0 stopped, 0 zombie %Cpu(s): 0.3 us, 0.
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