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    linux内核上下文切换解析

    linux的上下文切换就是进程线程的切换,也就是切换struct task_struct结构体,一个任务的上下文包括cpu的寄存器,内核栈等,由于1个cpu上的所有任务共享一套寄存器,所以在任务挂起的时候需要保存寄存器,当任务重新被调度执行的时候需要恢复寄存器。每种处理器都提供了硬件级别的上下文切换,比如x86架构下的TSS段,TSS段包括了一个任务执行的所需要的所有上下文,主要有:1.通用寄存器和段寄存器。2.标志寄存器EFLAGS,程序指针EIP,页表基地址寄存器CR3,任务寄存器和LDTR寄存器。3.I/O映射位图基地址和I/O位图信息。4.特权级0,1,2堆栈指针。5.链接到前一任务的链指针。所以上下文切换也很简单,直接用call或者jmp指令调度任务。同样ARM架构也有快速上下文切换技术。但是Linux为了适用更多的cpu架构没使用处理器相关的上下文切换技术,而是大部分通过软件实现。linux上下文切换就在schedule()函数里,很多地方都会调用这个函数。scchedule函数前面大部分代码是和调度算法相关的,比如实时任务调度算法,O(1)调度算法(2.6.22版本被CFS调度算法取代),CFS调度算法等。经过前面的代码计算后找出下一个要执行的任务,然后开始执行上下文切换。先看一段linux2.6.18版本还使用O(1)调度算法的schedule函数代码:

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    Linux内核(5.10)-IO全路径-文件系统到磁盘-或远端iscsi/nvmeof协议盘

    DAX: 磁盘(disk)的访问模式有三种 BUFFERED、DIRECT、DAX。前面提到的由于page cache存在可以避免耗时的磁盘通信就是BUFFERED访问模式的集中体现;但是如果我要求用户的write请求要实时存储到磁盘里,不能只在内存中更新,那么此时我便需要DIRECT模式;大家可能听说过flash分为两种nand flash和nor flash,nor flash可以像ram一样直接通过地址线和数据线访问,不需要整块整块的刷,对于这种场景我们采用DAX模式。所以file_operations的read_iter和write_iter回调函数首先就需要根据不同的标志判断采用哪种访问模式, kernel在2020年12月的patch中提出了folio的概念,我们可以把folio简单理解为一段连续内存,一个或多个page的集合

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