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。
| 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!
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.
我们可以在文章的开始就列出一个列表,列出可能影响Linux操作系统性能的一些调优参数,但这样做其实并没有什么价值。因为性能调优是一个非常困难的任务,它要求对硬件、操作系统、和应用都有着相当深入的了解。如果性能调优非常简单的话,那些我们要列出的调优参数早就写入硬件的微码或者操作系统中了,我们就没有必要再继续读这篇文章了。正如下图所示,服务器的性能受到很多因素的影响。
操作系统属于软件范畴,负责管理系统的硬件资源。OS具备的功能:1.为应用程序提供执行环境。2.为多用户和应用程序管理计算机的硬件资源。3.虚拟化功能。4.支持并发。
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
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。
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。
在上面工作方式下,Linux 2.6.16 之前,内核软件定时器采用timer wheel多级时间轮的实现机制,维护操作系统的所有定时事件。timer wheel的触发是基于系统tick周期性中断。
本专栏,用于记录我对Linux内核源码的学习,就像STL源码的那个专栏一样,我知道阅读源码对我的意义。 愿者上钩咯,共同进步。
硬件架构 从硬件架构图中可以看出以下特点: 每个 CPU 核都包含各自的 local timer,相互独立。 每个 local timer 都支持中断的产生,中断类型为 PPI,即 CPU 的私有中断,GIC 负责分发到指定的 CPU,这些中断都可以用来产生系统事件。local timer的中断为以下四种: Secure Physical Timer event (ID 29,也就是上面device node中的13,29 = 16 + 13) Non-secure Physical Timer even
Linux操作系统概述 Q1.什么是GNU?Linux与GNU有什么关系? A: 1)GNU是GNU is Not Unix的递归缩写,是自由软件基金会(Free Software Foundation,FSF)的一个项目,该项目已经开发了许多高质量的编程工具,包括emacs编辑器、著名的GNU C和C++编译器(gcc和g++); 2)Linux的开发使用了许多GNU工具,Linux系统上用于实现POSIX.2标准的工具几乎都是由GNU项目开发的;Linux内核、GNU工具以及其它一些自由软件组成
Kubernetes在2017年赢得了容器编排之战,使得基于容器+Kubernetes来构建PaaS平台成为了云计算的主流方式。在人们把关注的目光都聚焦在Kubernetes上时,容器技术领域在2018年也发生了很多创新,包括amazon最近开源的轻量级虚拟机管理器 Firecracker,Google在今年5月份开源的基于用户态操作系统内核的 gVisor 容器,还有更早开源的虚拟化容器项目 KataContainers,可谓百花齐放。一般的开发者可能认为容器就等于Docker,没想到容器领域还在发生着这么多创新。我在了解这些项目时,发现如果没有一些背景知识,很难get到它们的创新点。我试着通过这篇文章进行一次背景知识的梳理。让我们先从最基本的问题开始:操作系统是怎么工作的?
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。
作者简介: 程磊,一线码农,在某手机公司担任系统开发工程师,日常喜欢研究内核基本原理。 一、时间概念解析 1.1 时间使用的需求 1.2 时间体系的要素 1.3 时间的表示维度 1.4 时钟与走时 1.5 时间需求之间的关系 二、时间子系统的硬件基础 2.1 时钟硬件类型 2.2 x86平台上的时钟 2.3 ARM平台上的时钟 三. 时间子系统的软件架构 3.1 系统时钟的设计 3.2 系统时钟的实现 3.3 动态tick与定时器 3.4 用户空间API的实现 四. 总结回顾 一、时间概念解析 我们住在空间
要理解第一个问题,得先从ACPI(高级配置与电源接口)说起,ACPI是一种规范(包含软件与硬件),用来供操作系统应用程序管理所有电源接口。
本文为Linux-RT内核应用开发教程的第一章节——Linux-RT内核简介、Linux系统实时性测试,欢迎各位阅读!本期用到的案例板子是创龙科技旗下的A40i工业级别开发板,是基于全志科技A40i处理器设计,4核ARM Cortex-A7的高性能低功耗国产开发板,每核主频高达1.2GHz。
导语:掐指一算自己从研究生开始投入到Linux的海洋也有几年的时间,即便如此依然对其各种功能模块一知半解。无数次看了Linux内核的技术文章后一头雾水,为了更系统地更有方法的学Linux,特此记录。 历史 1991年,还在芬兰赫尔辛基大学上学的Linus Torvalds在自己的Intel 386计算机上开发了属于他自己的第一个程序,并利用Internet发布了他开发的源代码,将其命名为Linux,从而创建了Linux操作系统,并在同年公开了Linux的代码,从而开启了一个伟大的时代。在之后的将近30
导语:掐指一算自己从研究生开始投入到Linux的海洋也有几年的时间,即便如此依然对其各种功能模块一知半解。无数次看了Linux内核的技术文章后一头雾水,为了更系统地更有方法的学Linux,特此记录。 历史 1991年,还在芬兰赫尔辛基大学上学的Linus Torvalds在自己的Intel 386计算机上开发了属于他自己的第一个程序,并利用Internet发布了他开发的源代码,将其命名为Linux,从而创建了Linux操作系统,并在同年公开了Linux的代码,从而开启了一个伟大的时代。在之后的将近30年的
linux的kernel内核外是系统调用,系统调用外是shell、库函数,而应用程序则在最外层
Linux内核通过一个被称为进程描述符的task_struct结构体来管理进程,这个结构体包含了一个进程所需的所有信息。它定义在include/linux/sched.h文件中。
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
Bootloader的启动过程可以分为单阶段、多阶段两种。通常多阶段的 Bootloader能提供更为复杂的功能以及更好的可移植性。从固态存储设备上启动的 Bootloader大多都是两阶段的启动过程。第一阶段使用汇编来实现,它完成一些依赖于CPU体系结构的初始化,并调用第二阶段的代码;第二阶段则通常使用C语言来实现,这样可以实现更复杂的功能,而且代码会有更好的可读性和可移植性。 一般而言,这两个阶段完成的功能可以如下分类:
我们常常说到的操作系统有Linux、Windows、mac OS等等,手机的安卓系统就是基于Linux操作系统,这些操作系统从内核的角度分为宏内核和微内核,Linux是典型的宏内核的操作系统,Windows是典型的微内核操作系统。
用户空间(User Space) :用户空间又包括用户的应用程序(User Applications)、C 库(C Library) 。
来源:IBM 译者:ljianhui 链接:blog.csdn.net/ljianhui/article/details/46718835 1.1 Linux进程管理 进程管理是操作系统的最重要的功能之一。有效率的进程管理能保证一个程序平稳而高效地运行。 Linux的进程管理与UNIX的进程管理相似。它包括进程调度、中断处理、信号、进程优先级、上下文切换、进程状态、进度内存等。 在本节中,我们将描述Linux进程管理的基本原理的实现。它将更好地帮助你理解Linux内核如何处理进程及其对系统性能的影响。
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。
DPDK与SR-IOV两者目前主要用于提高IDC(数据中心)中的网络数据包的加速。但是在NFV(网络功能虚拟化)场景下DPDK与SR-IOV各自的使用场景是怎样的?以及各自的优缺点?
本文为IBM RedBook的Linux Performanceand Tuning Guidelines的1.1节的翻译 原文地址:http://www.redbooks.ibm.com/redpapers/pdfs/redp4285.pdf 原文作者:Eduardo Ciliendo, Takechika Kunimasa, Byron Braswell 1.1 Linux进程管理 进程管理是操作系统的最重要的功能之一。有效率的进程管理能保证一个程序平稳而高效地运行。 Linux的进程管理与UNIX的进
Linux进程管理 进程管理是操作系统的最重要的功能之一。有效率的进程管理能保证一个程序平稳而高效地运行。 Linux的进程管理与UNIX的进程管理相似。它包括进程调度、中断处理、信号、进程优先级、上下文切换、进程状态、进度内存等。 在本节中,我们将描述Linux进程管理的基本原理的实现。它将更好地帮助你理解Linux内核如何处理进程及其对系统性能的影响。 什么是进程? 一个进程是一个运行在处理器的程序的一个实例。该进程使用Linux内核能够处理的任何资源来完成它的任务。 所有运行在Linux操作系统中
我在100ASK_IMX6ULL售后群里,发现很多初学者只有单片机基础,甚至没有单片机基础。在学习Linux时,对很多概念比较陌生,导致不知道学什么,也不知道学了之后有什么用。所以我趁着五一假期,编写此文。
很久没有写技术文章了,做码农难,做养娃的码农更难,趁着娃看动画片的机会,受着王菲童鞋《我和我的祖国》歌唱精神的鼓舞,我要来说几句。
本文主要是《Linux内核设计与实现》这本书的读书笔记,这本书我读了不下十遍,但依然感觉囫囵吞枣。我结合自己的理解,从这本书中整理出了一些运维应该了解的内核知识,希望对大家能够有所帮助。另外,推荐大家读下这边书,这本书主要讲内核设计、实现原理和方法,有利于理解内核的一些机理。
Linux内核的作用是将应用程序的请求传递给硬件,并充当底层驱动程序,对系统中的各种设备和组件进行寻址。目前支持模块的动态装卸(裁剪)。Linux内核就是基于这个策略实现的。
本文为IBM RedBook的Linux Performanceand Tuning Guidelines的1.2节的翻译 原文地址:http://www.redbooks.ibm.com/redpapers/pdfs/redp4285.pdf 原文作者:Eduardo Ciliendo, Takechika Kunimasa, Byron Braswell 1.2 Linux内存架构 为了执行一个进程,Linux内核为请求的进程分配一部分内存区域。该进程使用该内存区域作为其工作区并执行请求的工作。它与你的
HZ定义在<asm/param.h>,在i386平台上,目前采用的HZ值是1000。
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前言 今天我们来评测linux内核的高精度定时器。顺便利用通过Tektronix示波器 和 DS100 Mini 数字示波器进行交叉测试。 因项目需要用到精准的时间周期,所以要评估它的可行性,并验证正点原子的示波器能不能支撑嵌入式开发流程。 Linux高精度定时器说明 其实传统的低分辨率定时器随着技术的演进,已经无法满足开发需求。而且硬件的不断发展,硬件定时器的精度也越来越高,这也给高精度定时器创建了有利条件。 低分辨率的定时大部分时间复杂度可以实现O(1),当有进位发生时,不可预测的O(N)定时器级联迁移
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1.从技术层面讲,内核是硬件与软件之间的一个中间层。作用是将应用层序的请求传递给硬件,并充当底层驱动程序,对系统中的各种设备和组件进行寻址。
对于X86的单处理器机器,一般采用可编程中断控制器8259A做为中断控制电路。传统的PIC(Programmable Interrupt Controller)是由两片8259A风格的外部芯片以“级联”的方式连接在一起。每个芯片可处理多达8个不同的IRQ输入线。因为从PIC的INT输出线连接到主PIC的IRQ2引脚,所以可用IRQ线的个数限制为15,如图1所示。
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◆DPDK是什么 Intel® DPDK全称Intel Data Plane Development Kit,是intel提供的数据平面开发工具集,为Intel architecture(IA)处理器架构下用户空间高效的数据包处理提供库函数和驱动的支持,它不同于Linux系统以通用性设计为目的,而是专注于网络应用中数据包的高性能处理。具体体现在DPDK应用程序是运行在用户空间上利用自身提供的数据平面库来收发数据包,绕过了Linux内核协议栈对数据包处理过程。 ◆DPDK技术介绍 一、主要特点 1、UIO(L
本书基于linux 2.6介绍了linux内核的设计与实现,涵盖了从核心内核系统的应用到内核设计与实现等各方面内容,主要内容包括:进程管理、调度、时间管理和定时器、系统调用接口、内存寻址、内存管理、页缓存、vfs、内核同步、可移植性、调试技术等。此外,本书还讨论了linux 2.6颇具特色的内容,包括cfs调度程序、抢占式内核、块i/o层以及i/o调度程序。 本书详细描述了linux内核的主要子系统和特点,包括其设计、实现和接口,既介绍理论也讨论具体应用,填补了linux内核理论和实践细节之间的鸿沟。能够带领读者快速走进linux内核世界,真正开发内核代码。 如果你是一名linux内核爱好者,本书的内容可以帮助你大显身手。如果你是一名普通程序员,本书的内容将会拓宽你的编程思路。如果你初次接触linux内核,本书则可以帮助你对内核各个核心子系统有一个整体把握。 本版新增内容: ·增加一章专门描述内核数据结构 ·详细描述中断处理程序 ·扩充虚拟内存和内存分配的内容 ·调试linux内核的技巧 ·内核同步和锁机制的深度描述 ·提交内核补丁以及参与linux内核社区的建设性建议
日前,Linux组织宣布成立开源项目IO Visor,该项目主要针对Linux内核的输入/输出请求任务。这个项目听上去似乎很深奥,事实上该项目与网络有很大的相关性。IO Visor无需借助网络硬件就可
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:
Linux虚拟内存的大小为2^32(在32位的x86机器上),内核将这4G字节的空间分为两部分。最高的1G字节(从虚地址0xC0000000到0xFFFFFFFF)供内核使用,称为“内核空间”。而较低的3G字节(从虚地址0x00000000到0xBFFFFFFF),供各个进程使用,称为“用户空间”。也就是说,在这4G的内存中,0-3G是给用户留下的用户空间,这段空间是各个进程独立,无法互相访问的,3-4G是进程的内核空间,每个进程可以通过系统调用进入内核,因此,Linux内核空间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字节的虚拟地址空间(也叫虚拟内存)。
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