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【Linux内核锁】内核锁的那点事

在Linux设备驱动中，我们必须要解决的一个问题是：多个进程对共享资源的并发访问，并发的访问会导致竞态。 1、并发和竞态并发（Concurrency）：指的是多个执行单元同时、并行的被执行。...常见的互斥机制包括：中断屏蔽，原子操作，自旋锁，信号量，互斥体等。...再去访问该指令之后的访存动作 DSB（数据同步屏障），保证在该指令前的所有访存指令执行完毕（访存，缓存，跳转预测，TLB维护等）完成 ISB（指令同步屏障），Flush流水线，保证所有在ISB之后执行的指令都是从缓存或者内存中获得...3.2.2 单CPU内部在单CPU中，我们常遇到访问外设寄存器时，某些外设寄存器就对读写顺序有很高的要求，为了避免执行乱序的发生，这时候就需要CPU的一些内存屏障指令了。...4、总结由上文可知，为了解决并发导致的竞态问题高性能的编译器编译乱序问题高性能的CPU带来的执行乱序问题 CPU和ARM处理器提供的内存屏障指令等，这也是内核锁存在的意义。

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Linux内核28-自旋锁

对于锁概念，我相信大家已经不陌生了，不论是实时嵌入式系统还是服务器上的操作系统，都使用了这个概念。所以对于锁的理解就不再赘述了。自旋锁是设计用来在多核系统中工作的一种特殊锁。...如果内核控制路径发现自旋锁空闲，则申请加锁然后执行。相反，如果发现锁已经被其它CPU上的内核控制路径占用，它就会一直自旋，就是在循环查看锁是否已经释放，直到该锁被释放。...自旋锁的自旋过程就是一个忙等待的过程。也就是说，正在等待的内核控制路径正在浪费时间，因为什么也不干。...2 自旋锁结构实现 Linux内核系统中，自旋锁spinlock_t的实现主要使用了raw_spinlock_t结构，这个结构的实现，参考下面的代码： typedef struct raw_spinlock...raw_lock 表示自旋锁的状态，依赖于具体的架构实现。 break_lock 标志着进程正在忙等待锁（仅当内核同时支持SMP和内核抢占时才会出现）。接下来，我们分析加锁的流程。

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linux内核--自旋锁的理解

所以在SMP系统中，自旋锁的实现是完整的本来面目。但是对于UP系统，自旋锁可以说是SMP版本的阉割版。因为只有在SMP系统中的自旋锁才需要真正“自旋”。...在Linux内核中，自旋锁通常用于包含内核数据结构的操作，你可以看到在许多内核数据结构中都嵌入有spinlock，这些大部分就是用于保证它自身被操作的原子性，在操作这样的结构体时都经历这样的过程：上锁-...相反，如果内核控制路径发现锁由运行在另一个CPU上的内核控制路径“锁着”，就在原地“旋转”，反复执行一条紧凑的循环检测指令，直到锁被释放。...但是如果你保证没有中断代码会访问临界区，那么使用不带中断禁用的自旋锁API即可。 2、内核抢占（仅存在于可抢占内核中）在2.6以后的内核中，支持内核抢占，并且是可配置的。...四、自旋锁操作组成根据上的介绍，我们很容易知道自旋锁的组成：中断控制（仅在中断代码可能访问临界区时需要）抢占控制（仅存在于可抢占内核中需要）自旋锁标志控制（仅SMP系统需要）中断控制是按代码访问临界区的不同而在编程时选用不同的变体

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Linux内核中的各种锁：信号量互斥锁读写锁原子锁自旋锁内存屏障等

使用实例如下： #include // 定义自旋锁 spinlock_t my_lock; void my_function(void) { spin_lock...(&my_lock); // 访问共享资源的操作 spin_unlock(&my_lock); } 互斥锁中，要是当前线程没拿到锁，就会出让CPU；而自旋锁中，要是当前线程没有拿到锁，当前线程在...而互斥锁则不是，前面说互斥锁加锁失败，线程会出让CPU，这个过程其实是由内核来完成线程切换的，因此加锁失败时，1）首先从用户态切换至内核态，内核会把线程的状态从「运行」状态设置为「睡眠」状态，然后把 CPU...这个过程中，不仅有用户态到内核态的切换开销，还有两次线程上下文切换的开销。线程的上下文切换主要是线程栈、寄存器、线程局部变量等。...为了支持内核抢占，内核引入了preempt_count字段，该计数初始值为0，每当使用锁时+1，释放锁时-1。

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边缘计算技术主要有哪几种？如何应用在实际场景中？

边缘计算是一种新的计算架构，它将计算资源移动到靠近终端用户的边缘设备中，以实现更快、更可靠、更安全的数据传输和处理。...边缘AI智能拥有很多优势，并且也已经成为当前发展趋势，我们也推出了边缘AI计算硬件——智能分析网关，它能对监控视频流中的人、车、物、行为等进行智能检测与分析，对异常情况进行抓拍、记录并告警。...4）自动驾驶：边缘计算可以将车辆传感器数据处理从云端转移到车载计算机中，在实时控制和机器学习领域发挥重要作用，提高汽车自动化和安全性。...可提供视频监控直播、视频轮播、视频录像、云存储、回放与检索、智能告警、服务器集群、语音对讲、云台控制、电子地图、平台级联等功能，能应用在智慧安监、工地、工厂、校园、社区、园区、能源矿山、消防、物流仓储等场景中。

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Linux内核30-读写自旋锁

1 读/写自旋锁概念自旋锁解决了多核系统在内核抢占模式下的数据共享问题。但是，这样的自旋锁一次只能一个内核控制路径使用，这严重影响了系统的并发性能。...为此，Linux内核提出了读/写自旋锁的概念。也就是说，没有内核控制路径修改共享数据的时候，多个内核控制路径可以同时读取它。...如果有内核控制路径想要修改这个数据结构，它就请求读/写自旋锁的写自旋锁，独占访问这个资源。这大大提高了系统的并发性能。...（2）将这条指令的执行结果写入到tmp2变量中，将tmp的值写入到rw->lock地址处。（3）如果tmp是负值，说明锁已经被占有，则执行wfe指令，进入低功耗待机模式。...成员break_lock 对于另一个成员break_lock来说，同自旋锁数据结构中的成员一样，标志锁的状态。 rwlock_init宏初始化读写锁的lock成员。

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【深入理解Linux内核锁】| 原子操作

【深入理解Linux内核锁】三、原子操作 1、原子操作思想原子操作（atomic operation），不可分割的操作。...同时，Linux内核提供了两类原子操作的接口，分别是针对位和整型变量的原子操作。...内核源码4.19，刚看是看的时候，有点摸不着头脑，因为定义的地方和引用的地方较多，不太容易找到，后来才慢慢得窥门径。...:( 原来内核通过各种宏定义将其操作全部管理起来，宏定义在内核中的使用也是非常广泛了。...内核锁的原子操作，原子操作分为两种：整型变量的原子操作和位原子操作。

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【深入理解Linux内核锁】| 中断屏蔽

【Linux内核锁】二、中断屏蔽 1、中断屏蔽思想中断屏蔽，正如其名，屏蔽掉CPU的中断响应功能，解决并发引起的竞态问题。在进入临界区前屏蔽中断，这么做有什么好处，以及有什么弊端？...弊端在于： Linux内核中，除了系统进程调度依赖中断，还有一些异步I/O等众多操作都依赖中断，因此长时间屏蔽中断是很危险的，会对系统造成严重影响，因此也要求临界区代码要简短。...因此，并不能解决SMP多CPU引发的竞态因此，单独使用中断屏蔽通常不是一种值得推荐的避免竞态的方法 2、Linux内核中断屏蔽的实现 2.1 Linux内核提供的API接口关于中断屏蔽，Linux内核所提供的接口如下...相关实现： mrs %0 IRQMASK_REG_NAME_R：mrs指令将由IRQMASK_REG_NAME_R宏指定的IRQMASK寄存器的值移动到flags变量中。...3、总结该篇文章，主要了解以下几点：中断屏蔽的思想中断屏蔽的好处与不足 Linux内核提供的中断屏蔽接口中断屏蔽的基本汇编实现

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驱动开发：内核中的自旋锁结构

提到自旋锁那就必须要说链表，在上一篇《驱动开发：内核中的链表与结构体》文章中简单实用链表结构来存储进程信息列表，相信读者应该已经理解了内核链表的基本使用，本篇文章将讲解自旋锁的简单应用，自旋锁是为了解决内核链表读写时存在线程同步问题...，解决多线程同步问题必须要用锁，通常使用自旋锁，自旋锁是内核中提供的一种高IRQL锁，用同步以及独占的方式访问某个资源。...，解决多线程同步问题必须要用锁，通常使用自旋锁，自旋锁是内核中提供的一种高IRQL锁，用同步以及独占的方式访问某个资源。...NonPagedPoolExecute, sizeof(pMyStruct));// 赋值testA->x = 100;testA->y = 200;testB->x = 1000;testB->y = 2000;// 向全局链表中插入数据...my_list_header, (PLIST_ENTRY)&testB->lpListEntry, &my_list_lock);}function_ins();// 移除节点A并放入到remove_entry中PLIST_ENTRY

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驱动开发：内核中的自旋锁结构

提到自旋锁那就必须要说链表，在上一篇《驱动开发：内核中的链表与结构体》文章中简单实用链表结构来存储进程信息列表，相信读者应该已经理解了内核链表的基本使用，本篇文章将讲解自旋锁的简单应用，自旋锁是为了解决内核链表读写时存在线程同步问题...，解决多线程同步问题必须要用锁，通常使用自旋锁，自旋锁是内核中提供的一种高IRQL锁，用同步以及独占的方式访问某个资源。...，解决多线程同步问题必须要用锁，通常使用自旋锁，自旋锁是内核中提供的一种高IRQL锁，用同步以及独占的方式访问某个资源。...pMyStruct)); // 赋值 testA->x = 100; testA->y = 200; testB->x = 1000; testB->y = 2000; // 向全局链表中插入数据...my_list_header, (PLIST_ENTRY)&testB->lpListEntry, &my_list_lock); } function_ins(); // 移除节点A并放入到remove_entry中

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Linux系统面试题

Linux 主要有哪几种内核锁？Linux 内核的同步机制是什么？...只有在内核空间才存在高端内存。用户进程最多只可以访问3G物理内存，而内核进程可以访问所有物理内存。目前现实中，64位Linux内核不存在高端内存，因为64位内核可以支持超过512GB内存。...进程间通信主要有哪几种方式？管道：两个进程需要有共同的祖先，pipe/popen 命名管道：两个进程可以无关信号消息队列共享内存信号量套接字8. 伙伴系统申请内存的函数有哪些？...在支持并使能 MMU 的系统中，Linux 内核和用于程序分别运行在物理地址模式还是虚拟地址模式？都运行在虚拟地址模式，页表转换对应由硬件单元MMU完成。12....TLB 中缓存的是什么内容translation lookaside buffer, 也叫快表，用作页表缓冲。记录虚拟地址和物理地址的对应关系，用于加快地址转换。18. Linux 中有哪几种设备？

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Linux内核中的printf实现

从main.c中的printf开始读这个函数。...args, fmt); 7 write(1,printbuf,i=vsprintf(printbuf, fmt, args)); 8 va_end(args); 9 return i; 10 } 参数中明显采用了可变参数的定义...其中NR_BUFFERS在buffer.c中定义为缓冲区的页面大小，类型为int；BLOCK_SIZE在fs.h中的定义为 #define BLOCK_SIZE 1024 因此两个可变参数NR_BUFFERS...在printf("%d buffers = %d bytes buffer space\n\r",NR_BUFFERS, NR_BUFFERS*BLOCK_SIZE)中，根据以上的分析fmt指向字符串，...而后者的可变参数memory_end-main_memory_start，根据main.c中的定义 static long buffer_memory_end = 0; static long main_memory_start

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liunx内核中的互斥自旋锁和读写自旋锁的实现详解

今天把这两个锁的内核实现源码重新捋了一遍，基于liunx2,6.0，直接粘注释版: 核心文件，x86下实现的spinlock #ifndef __ASM_SPINLOCK_H #define __ASM_SPINLOCK_H...#include #include #include #include extern...volatile保证变量都从内存中获取，不要缓存在寄存器里 volatile unsigned int lock; #ifdef CONFIG_DEBUG_SPINLOCK unsigned magic..."xchgb %b0,%1" //交换lock的值（%1）和oldval :"=q" (oldval), "=m" (lock->lock) //q:将输入变量放入eax，ebx，ecx，edx中的一个...option) any later version. */ #ifndef _ASM_X86_64_RWLOCK_H #define _ASM_X86_64_RWLOCK_H #include <linux

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Linux内核编程--进程控制，线程控制，锁机制

vfork与fork的区别是，vfork并不将父进程的地址空间完全复制到子进程中。 vfork创建子进程后，子进程先运行，子进程调用exec或exit后，父进程再开始被调度运行。...system函数在系统中的实现：system函数执行时，会调用fork、execve、waitpid等函数。...否则，返回错误编号进程中的主线程由exec执行后创建，其余的线程由pthread_create创建。如果新线程创建成功，其线程ID可以通过tid指针返回。...线程场景中可以使用pthread_join将一个线程挂起以等待另一个线程结束并获得它的退出状态。被等待的线程的退出状态将存放到status指针指向的位置。...自旋锁和互斥锁的区别是，自旋锁机制在获得锁之前会一直忙等，而不会让线程因为阻塞而休眠。

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Linux面试专题

Linux面试专题 1 Linux中主要有哪几种内核锁? 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; 伴随着从非抢占内核到抢占内核的过度。Linux的锁机制越来越有效,也越来越复杂。 Linux 的内核锁主要是自旋锁和信号量。...要是锁未被争用,请求它的执行线程便能立刻得到它并且继续进行。自旋锁可以在任何时刻防止多于一个的执行线程同时进入临界区。 Linux 中的信号量是一种睡眠锁。...Linux 内核中的同步机制:原子操作、信号量、读写信号量和自旋锁的API,另外一些同步机制,包括大内核锁、读写锁、大读者锁、RCU (Read-Copy Update,顾名思义就是读-拷贝修改),和顺序锁...TLB,页表缓存,当线性地址被第一次转换成物理地址的时候,将线性地址和物理地址的对应放到TLB中,用于下次访问这个线性地址时,加快转换速度。 18) Linux 中有哪几种设备? 字符设备和块设备。

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Linux内核中的递归漏洞利用

6月1号，我提交了一个linux内核中的任意递归漏洞。如果安装Ubuntu系统时选择了home目录加密的话，该漏洞即可由本地用户触发。...背景知识在Linux系统中，用户态的栈空间通常大约是8MB。如果有程序发生了栈溢出的话（比如无限递归），栈所在的内存保护页一般会捕捉到。...Linux内核栈（可以用来处理系统调用）和用户态的栈很不一样。...接下来导致ecryptfs读取 /proc/$A/environ ，最后导致进程A中的进程错误。如此循环往复，最终溢出内核栈，使内核崩溃。内核栈如下： [...]...这个函数可以使用管道向任意内核地址写数据，因为 copy_to_user()中的地址检查已经失效。

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Linux内核中container_of函数详解

在Linux 内核中，container_of 函数使用非常广，例如 Linux内核链表 list_head、工作队列work_struct中在Linux 内核中有一个大名鼎鼎的宏container_of...我们先来看看它在内核中是怎样定义的。 ? 我们先来分析一下container_of(ptr,type,member),这里面有ptr,type,member分别代表指针、类型、成员。...因此，上述代码的作用是首先使用typeof获取结构体成员j的类型为int,然后顶一个int指针类型的临时变量__mptr,并将结构体变量中的成员的地址赋给临时变量__mptr。...(struct test *)((char *)__mptr - offsetof(struct test,j)); 接着我们来看一下offsetof(struct test,j)，他在内核中如下定义...在回首一下它: (struct test *)((char *)__mptr - offsetof(struct test,j)); linux内核中随随便便一个宏就有如此精妙请输入正文

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浅析linux内核中的idr机制

大家好，又见面了，我是全栈君 idr在linux内核中指的就是整数ID管理机制，从本质上来说，这就是一种将整数ID号和特定指针关联在一起的机制。...这个机制最早是在2003年2月加入内核的，当时是作为POSIX定时器的一个补丁。现在，在内核的很多地方都可以找到idr的身影。 idr机制适用在那些需要把某个整数和特定指针关联在一起的地方。...(1)获得idr 要在代码中使用idr，首先要包括。...内核在分配ID号时，会从start_id开始。...这些函数都定义在中下面，我们通过分析I2C协议的核心代码，来看一看idr机制的实际应用： <linux-2.6.23/drivers/i2c/

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linux内核中softlockup,hardlockup代码实现

hardlockup: 硬锁实现原理（当前用PMU实现, Performance monitor units性能管理监视单元）为了使能NMI watchdog, 内核需要支持APIC。...X86 SMP系统内核：APIC已自动编译进内核。...如果系统硬死锁在除了"hlt"指令的任何地方，硬狗watchdog会在每个时钟周期clock tick中因"cycles unhalted"事件很快触发。...硬锁死锁的判断：如果系统中的任何一个CPU没有执行"周期性的时钟中断"超过10s, 那么NMI处理程序就会产生一个oops并杀死进程....性能计数器：Performance Counters for Linux ------------------------------ 性能计数器(Performance counters)是一类多数现代

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浅墨: 聊聊Linux IO(中)——Linux内核中的IO栈

接上一篇浅墨: 聊聊Linux IO（上），先上一张全貌图[4]： ?...由图可见，从系统调用的接口再往下，Linux下的IO栈致大致有三个层次：文件系统层，以 write(2) 为例，内核拷贝了write(2)参数指定的用户态数据到文件系统Cache中，并适时向下层同步...设备层，通过DMA与内存直接交互，完成数据和具体设备之间的交互结合这个图，想想Linux系统编程里用到的Buffered IO、mmap(2)、Direct IO，这些机制怎么和Linux IO栈联系起来呢...假设要去读一个冷文件（Cache中不存在），open(2)打开文件内核后建立了一系列的数据结构，接下来调用read(2)，到达文件系统这一层，发现Page Cache中不存在该位置的磁盘映射，然后创建相应的...然后请求继续到达块设备层，在IO队列里排队，接受一系列的调度后到达设备驱动层，此时一般使用DMA方式读取相应的磁盘扇区到Cache中，然后read(2)拷贝数据到用户提供的用户态buffer中去（read

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