ARM64架构处理器采用48位物理寻址机制,最大可以寻找到256TB的物理地址空间。对于目前的应用来说已经足够了,不需要扩展到64位的物理地址寻址。虚拟地址也同样最大支持48位支持,所以在处理器的架构设计上,把虚拟地址空间划分为两个空间,每个空间最大支持256TB。Linux内核在大多数体系结构中都把两个地址空间划分为用户空间和内核空间。
基于ARMv8-A架构的处理器最大可以支持到48根地址线,也就是寻址2的48次方的虚拟地址空间,即虚拟地址空间范围为0x0000_0000_0000_0000~0x0000_FFFF_FFFF_FFFF,共256TB。
上一节内容的学习我们知道了CPU是如何访问内存的,CPU拿到内存后就可以向其它人(kernel的其它模块、内核线程、用户空间进程、等等)提供服务,主要包括: 以虚拟地址(VA)的形式,为应用程序提供远大于物理内存的虚拟地址空间(Virtual Address Space) 每个进程都有独立的虚拟地址空间,不会相互影响,进而可提供非常好的内存保护(memory protection) 提供内存映射(Memory Mapping)机制,以便把物理内存、I/O空间、Kernel Image、文件等对象映射到相应进
上一节内容的学习我们知道了CPU是如何访问内存的,CPU拿到内存后就可以向其它人(kernel的其它模块、内核线程、用户空间进程、等等)提供服务,主要包括:
Linux内核给每个进程都提供了一个独立的虚拟地址空间,并且这个地址空间是连续的。Linux的空间又分为内核空间和用户空间,在32位中,内核空间占1G,用户空间占3G;而在64位中,内核空间和用户空间各占128T。如图3-24所示。
arch:包含和硬件体系结构相关的代码,每种平台占一个相应的目录,如i386、arm、arm64、powerpc、mips等。Linux内核目前已经支持30种左右的体系结构。在arch目录下,存放的是各个平台以及各个平台的芯片对Linux内核进程调度、内存管理、中断等的支持,以及每个具体的SoC和电路板的板级支持代码。
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
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。
内核文档Documentation/arm64/memory.rst描述了ARM64 Linux内核空间的内存映射情况,应该是此方面最权威文档。
本系列是对 陈莉君 老师 Linux 内核分析与应用[1] 的学习与记录。讲的非常之好,推荐观看
对于精通 CURD 的业务同学,内存管理好像离我们很远,但这个知识点虽然冷门(估计很多人学完根本就没机会用上)但绝对是基础中的基础。
◆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。
BPF通过一种软件定义的方式,将内核的行为和数据暴露给用户空间,开发者可以通过在用户空间编写BPF程序,加载到内核空间执行,进而实现对内核行为的灵活管理和控制
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
IPC全名为inter-Process Communication,含义为进程间通信,是指两个进程之间进行数据交换的过程。在Android和Linux中都有各自的IPC机制,这里分别来介绍下。
网络编程之IO:说到IO不得不会想到NIO和BIO,说到这两个概念我们不得不看一下两个:
Android的硬件抽象层,简单来说,就是对Linux内核驱动程序的封装,向上提供接口,屏蔽低层的实现细节。也就是说,把对硬件的支持分成了两层,一层放在用户空间(User Space),一层放在内核空间(Kernel Space),其中,硬件抽象层运行在用户空间,而Linux内核驱动程序运行在内核空间。为什么要这样安排呢?把硬件抽象层和内核驱动整合在一起放在内核空间不可行吗?从技术实现的角度来看,是可以的,然而从商业的角度来看,把对硬件的支持逻辑都放在内核空间,可能会损害厂家的利益。我们知道,Linux
随着越来越多的企业开始上“云”,开始容器化,云安全问题已经成为企业防护的重中之重。
内核、shell、文件系统和应用程序。内核、shell和文件系统一起形成了基本的操作系统结构,它们使得用户可以运行程序、管理文件并使用系统。部分层次结构如图1-1所示。
过去,CPU的地址总线只有32位, 32的地址总线无论是从逻辑上还是从物理上都只能描述4G的地址空间(232=4Gbit),在物理上理论上最多拥有4G内存(除了IO地址空间,实际内存容量小于4G),逻辑空间也只能描述4G的线性地址空间。
操作系统的内核功能强大,它具有监督和控制整个系统的特权,通过软件方式,操作系统是实现观察性、安全性与网络功能的理想场所,但在操作系统的内核中进行任何修改,都会带来安全风险或性能损失,并会破坏原有软件对操作系统版本和模块的依赖关系。 能否实现操作系统可编程性,允许额外代码在不更改操作系统内核源代码的情况下运行,或在新模块中创建不需要的依赖项? eBPF实现了这一点,它在操作系统中运行沙箱程序,可以方便地在不重建内核或加载内核模块的同时,实现网络、安全、应用程序分析/跟踪和性能故障排除等功能。由此,诞生了一波基
总体而言,Linux操作系统是一个强大、灵活且可定制的操作系统,广泛应用于服务器、嵌入式系统、超级计算机等各种领域。
在深入探讨Linux虚拟网络设备的底层原理之前,重要的是要理解这些设备如何在Linux内核中实现,以及它们如何与操作系统的其他部分交互以提供高效且灵活的网络功能。虚拟网络设备在现代网络架构中发挥着关键作用🔑,特别是在云计算☁️、容器化📦和网络功能虚拟化(NFV)环境中。
学习安卓的架构,是从操作系统的角度理解安卓。安卓使用Linux内核,但安卓的架构又与常见的Linux系统有很大的区别。我们先来回顾一下传统的Linux架构,再来看安卓的变化。 Linux系统架构 先来
在Linux内核中,无论如何切换进程,内核地址空间转换到物理地址的关系是永远不变的,主要原因是内核地址空间在所有进程中是共享的。这种设计有几个关键点:
这本书属于学习Linux内核原理必读推荐书目之一!对Linux内核的设计原理进行了细致的说明,也有具体实现部分的介绍,结合源码能很好的理解Linux内核;
移动设备的操作系统阵营之一的Android,底层基于Linux内核,中间为Native&Runtime层和Framework层。我们知道Linux本身有着很成熟的IPC(进程间通信)机制,比如管道、消息队列、共享内存、socket、信号和信号量等。然而,Android却使用Binder来作为它的IPC的方案,这是为何呢?接下来,就把我之前学习Binder的心得写下来。
以交友平台用户中心的user表为例,单表数据规模达到千万级别时,你可能会发现使用用户筛选功能查询用户变得非常非常慢,明明查询命中了索引,但是,部分查询还是很慢,这时候,我们就需要考虑拆分这张user表了。
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。
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。
Android系统的源代码非常庞大和复杂,我们不能贸然进入,否则很容易在里面迷入方向,进而失去研究它的信心。我们应该在分析它的源代码之前学习好一些理论知识,下面就介绍一些与Android系统相关的资料。
6.音频:音频体系结构ALSA.支持USB音频和MIDI设备,并支持全双工重放功能。
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上一篇我们了解了内存在内核态是如何管理的,本篇文章我们一起来看下内存在用户态的使用情况,如果上一篇文章说是内核驱动工程师经常面对的内存管理问题,那本篇就是应用工程师常面对的问题。
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?
C/C++程序为编译后的二进制文件,运行时载入内存,运行时内存分布由代码段、初始化数据段、未初始化数据段、堆和栈构成,如果程序使用了内存映射文件(比如共享库、共享文件),那么包含映射段。Linux环境程序典型的内存布局如图1-5所示。
作者简介:许庆伟,Linux Kernel Security Researcher & Performance Develope 如今,云原生平台越来越多的使用了基于eBPF的安全探测技术。这项技术通过创建安全的Hook钩子探针来监测内部函数和获取重要数据,从而支持对应用程序的运行时做监测和分析。Tracee是用于Linux的运行时安全和取证的开源项目,它基于eBPF实现,所以在安全监测方面效果更加优化。 在本文中,我们将探索控制eBPF事件的方法,并研究一个使用BPF事件捕获rootkit的案例。Root
本系列将按照类别对题目进行分类整理,重要的地方标上星星,这样有利于大家打下坚实的基础。
Linux内核是高并发服务的关键组件之一。以下是一些可用于优化Linux内核的配置。
首先,我们要了解IO复用模型之前,先要了解在Linux内核中socket事件机制在内核底层是基于什么机制实现的,它是如何工作的,其次,当我们对socket事件机制有了一个基本认知之后,那么我们就需要思考到底什么是IO复用,基于socket事件机制的IO复用是怎么实现的,然后我们才来了解IO复用具体的实现技术,透过本质看select/poll/epoll的技术优化,逐渐去理解其中是为了解决什么问题而出现的,最后本文将围绕上述思维导图列出的知识点进行分享,还有就是文章幅度较长且需要思考,需要认真阅读!
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) 。
近两年BPF技术跃然成为了一项热门技术,在刚刚结束的KubeCon 2020 Europe会议上有7个关于BPF的技术分享, 而在KubeCon 2020 China会议上也已有了3个关于BPF技术的中文分享,分别来自腾讯和PingCAP,涉足网络优化和系统追踪等领域。在中文社区里,包括阿里巴巴、网易、字节跳动等国内第一梯队IT公司也越来越关注BPF这项新技术。本文主要介绍BPF技术发展和应用,以及我是如何学习BPF技术的。
x86 CPU采用了段页式地址映射模型。进程代码中的地址为逻辑地址,经过段页式地址映射后,才真正访问物理内存。
用kafka做存储层,为什么呢?一大堆可以做数据存储的 MySQL、MongoDB、HDFS……
进程就是一个程序运行起来的状态,线程是一个进程中的不同的执行路径。 进程是OS分配资源的基本单位,线程是执行调度的基本单位。分配资源最重要的是:独立的内存空间,线程调度执行(线程共享进程的内存空间,没有自己独立的内存空间)
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