一. linux内核简介 1. linux简介 1.1 unix的特点 unix很简洁，仅提供几百个系统调用，并有非常明确的设计目的 unix所有东西都当作文件对待，这种抽象使对数据和设备都通过一套相同的系统调用接口进行...内核用C语言编写，移植能力很强 进程创建迅速，独特的fork调用 提供了简洁但是稳定的进程间通讯原语 1.2 unix和linux linux克隆unix，但不是unix linux借鉴了unix很多的设计...，并且实现了 unix的api linux没有直接使用unix的源代码，但完整表达了unix的设计目标并保证编程接口一致 2....线程在linux中的实现 4.1 liunx线程概述 一组线程共享进程内的内存地址空间，打开的文件和其他资源 线程机制支持并发程序设计技术，多处理器上保证真正的并行处理 linux实现线程的机制非常独特...，存储在sys_call——table中，以体系结构有关 linux内核设计优化简洁，上下文切换时间极快，操作系统执行效率高 2.
为了彻底理解是什么使得Linux能正常运行以及其为何能在各种不同的系统中运行良好，你需要深入研究内核最本质的部分。内核处理CPU与外界间的所有交互，并且决定哪些程序将以什么顺序共享处理器时间。...《深入理解Linux内核，第三版》指导你对内核中使用的最重要的数据结构、算法和程序设计诀窍进行一次遍历。通过对表面特性的探究，作者给那些想知道自己机器工作原理的人提供了颇有价值的见解。...然而，本书涵盖的不仅仅是代码的功能，它解释了Linux以自己的方式工作的理论基础。 下载地址：深入理解Linux内核.pdf
《Linux内核设计与实现》第3版，英文版已经出版，中文版即将出版。...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...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。...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...可以说，本书填补了Linux内核理论和实践之间的鸿沟，“一桥飞架南北，天堑变通途”。
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； 在简单翻了一遍之后，带着如下几个疑问，整理了下相关知识点： 1、内核是什么时候加载运行的； 2、...根据《Linux内核设计与实现》说明，CPU在某个任何特定的时间点上的活动必然概括为下列三种之一： 运行于用户空间，执行用户进程； 运行于内核空间，处于进程上下文，代表某个特定的进程执行； 运行于内核空间...Linux设备驱动作为一个linux内核模块存在，模块都有2个接口函数，模块初始化函数和模块退出函数。 上面提到的驱动程序的注册。一般是由模块初始化函数来实现的。...()、exit(); Linux的进程创建时使用到写时拷贝的技术(copy-on-write)页实现。...MMU/Cache line CPU L1/L2高速缓存 页高速缓存：Linux内核实现的磁盘缓存，主要用来减少对磁盘的I/O操作。
Linux内核时钟系统和定时器实现 Linux 2.6.16之前，内核只支持低精度时钟，内核定时器的工作方式： 系统启动后，会读取时钟源设备(RTC, HPET，PIT…),初始化当前系统时间； 内核会根据...所以说这之前，linux只能支持ms级别的时钟，随着时钟源硬件设备的精度提高和软件高精度计时的需求，有了高精度时钟的内核设计。...Linux 2.6.16 ，内核支持了高精度的时钟，内核采用新的定时器hrtimer，其实现逻辑和Linux 2.6.16 之前定时器逻辑区别： hrtimer采用红黑树进行高精度定时器的管理，而不是时间轮...新内核实现了hrtimer(high resolution timer)，hrtimer的设计目的，就是为了解决time wheel的缺点： 低精度；timer wheel只能支持ms级别的精度，hrtimer...用户层定时器API接口 上面介绍完linux内核定时器的实现后，下面简单说一下，基于内核定时器实现的，对用户层开放的定时器API：间隔定时器itimer和POSIX定时器。
EPOLL_CTL_DEL EPOLL_CTL_DEL 的实现调用的是 ep_remove 函数，函数只是清除ADD时， 添加的各种结构，EPOLL_CTL_MOD 的实现调用的是ep_modify...，在ep_modify中用新的事件掩码调用f_ops->poll，检测事件是否已可用，如果可用就直接唤醒epoll，这两个的实现与EPOLL_CTL_ADD 类似，代码上比较清晰，这里就不具体分析了。...wait_queue_t wait; ktime_t expires, *to = NULL; if (timeout > 0) { // 转换为内核时间...} fetch_events: spin_lock_irqsave(&ep->lock, flags); // 没有可用的事件，ready list 和ovflist...// 然后复制到用户空间 // 文件列表中有可能有epoll文件, 调用poll的时候有可能会产生递归, // 调用所以用ep_call_nested 包装一下, 防止死循环和过深的调用
目前Linux内核主线不支持软实时，而是使用下面2个仓库存放和Linux内核主线的版本对应的实时内核的源代码。...(3)如果使用内核线程执行中断处理函数，那么原来禁止硬中断的临界区不需要禁止硬中断，为了兼顾非实时内核和实时内核，引入本地锁，非实时内核把本地锁映射到禁止内核抢占和禁止硬中断，实时内核把本地锁映射到基于实时互斥锁实现的自旋锁...(3)在实时内核中大多数禁止内核抢占的临界区可以变成可抢占的，为了兼顾非实时内核和实时内核，引入本地锁，非实时内核把本地锁映射到禁止内核抢占和禁止硬中断，实时内核把本地锁映射到使用实时互斥锁实现的自旋锁...实时内核使用实时互斥锁实现自旋锁，临界区是可以抢占的，支持优先级继承，spin_lock_irq()和spin_lock_irqsave()不会禁止硬中断。自旋锁的定义如下。...14.参考文档 (1)A realtime preemption overview，https://lwn.net/Articles/146861/，（说明：Linux内核没有完全按照这篇文档实现） (
因此需要一种更高效地管理定时器的数据结构和算法，这里结合Linux内核中基于时间轮的定时器管理器的具体实现，介绍一种基于时间轮的定时器管理算法。图1为时间轮的基本结构： ?...Linux内核采用多级时间轮。...事实上，它的实现是一个很好的空间换时间软件算法。参考Linux的实现，具体代码如下： 首先定义如下宏: ? 2....具体地，定时器时间到需要实现下面二个函数：check和cascade，其中cascade完成时间轮的从外轮向里轮的进位。...基于Linux内核的时间轮实现代码，可以在应用程序层面实现一个基于时间轮的管理器。部分代码如下所示： ? ? ? ? TimerManager 类的定义如下: ? ?
task,state); 4、每个进程都有一个父进程 image.png 5、进程的创建：fork() exec() image.png 6、写时拷贝COW image.png 7、线程和进程的区别不大...image.png 8、孤儿进程，父进程先关掉，再设置一个父进程，如果没有，设置init image.png 9、2.6内核后进程调度算法CFS:完全公平调度算法 10、进程分为IO消耗型和处理器消耗型...image.png image.png 13、与调度相关的系统调用 image.png 14、系统调用在用户空间进程和硬件设备之间添加了一个中间层 image.png 15、中断 image.png...21、虚拟文件系统：VFS 22、IO调度 23、页高速缓存和页回写
（1）Linux层次结构： （2）Linux内核组成： 主要由进程调度（SCHED）、内存管理（MM）、虚拟文件系统（VFS）、网络接口（NET）和进程间通信（IPC）等5个子系统组成。...（3）与Unix的差异： Linux支持动态载入内核模块 支持对称多处理（SMP）机制 Linux内核能够抢占 Linux内核并不区分线程和其它的一般进程 Linux提供具有设备类的面向对象的设备模型、...热插拔事件，以及用户空间的设备文件系统（sysfs） （4）内核开发的特点： 内核编程时既不能訪问C库也不能訪问标准的C头文件 内核编程时必须使用GNU C 内核编程时缺乏像用户空间那样的内存保护机制...内核编程时难以运行浮点运算 内核给每一个进程仅仅有一个非常小的定长堆栈 因为内核支持异步中断、抢占和SMP，因此必须时刻注意同步和并发 要考虑可移植性的重要性 （5）模块的编写及执行： 来个Hello...#include #include #include /* * hello_init 初始化函数，当模块装载时被调用
linux为了实现这个特点，当中断发生的时候，硬中断处理那些短时间就可以完成的工作，而将那些处理事件比较长的工作，放到中断之后来完成，也就是软中断(softirq)来完成。...（3）中断嵌套 Linux下硬中断是可以嵌套的，但是没有优先级的概念，也就是说任何一个新的中断都可以打断正在执行的中断，但同种中断除外。软中断不能嵌套，但相同类型的软中断可以在不同CPU上并行执行。...在ksoftirqd内核线程中 c. 在那些显示检查和执行待处理的软中断的代码中，如网络子系统中 而不管是用什么方法唤起，软中断都要在do_softirq()中执行。...内核在执行完中断处理程序以后，马上就会调用do_softirq()，于是软中断开始执行中断处理程序完成剩余的任务。 下面来看下do_softirq()的具体实现。...内核不会立即处理重新触发的软中断。
$ cd linux-4.14 $ make menuconfig $ make -j 20 这里需要开启内核参数CONFIG_DEBUG_INFO和CONFIG_GDB_SCRIPTS。...GDB提供了Python接口来扩展功能，内核基于Python接口实现了一系列辅助脚本，简化内核调试，开启CONFIG_GDB_SCRIPTS参数就可以使用了。...–进程，讲到内核采用了一种精妙的设计来获取当前进程。...Linux把跟一个进程相关的thread_info和内核栈stack放在了同一内存区域，内核通过esp寄存器获得当前CPU上运行进程的内核栈栈底地址，该地址正好是thread_info地址，由于进程描述符指针...Linux内核从2.6引入了Per-CPU变量，获取当前指针也是通过Per-CPU变量实现的。
本文就针对此种情况，从Linux内核模块对网络数据库包进行处理，解决上述问题。这里也感谢“白金PT”给予的帮助。 架构设计 ?...内核模块的流程比较简单，转发配置从用户态提交给内核模块，如”eth1@eth2_eth1@eth3_eth1/eth4@eth5“，这段的配置是： 来自eth1的流量，复制给eth2和eth3 来自eth1...和eth4的流量，聚合给eth5 MIRROR内核模块中，只需要实现参数读取，配置分析，网卡判断（源，目的）即可。...算法、代码实现 参数输入 ?...当Linux内核收到一个skb结构的数据包时，判断这个数据包是不是在转发列表里，也就是网卡是不是镜像源。 ?
Linux内核的作用 ? 管理内存 提高效率，管理可用内存的方式，以及物理和虚拟映射所使用的硬件机制。 调度任务 某些机制执行从用户空间到内核的函数调用。...管理进程 内核通过 SCI 提供了一个应用程序接口（API）来创建一个新进程，停止进程（kill、exit），并在它们之间进行通信和同步。...VFS下层是文件系统抽象，定义了上层函数的实现方式。（ext3、ext4、xfs、iso9660...） 内核模块 ?...详细学习可参考官网： http://www.tldp.org/LDP/tlk/tlk.html https://mirrors.edge.kernel.org/pub/linux/ ?
而可变的参数在这里是NR_BUFFERS和NR_BUFFERS*BLOCK_SIZE。...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和NR_BUFFERS...*BLOCK_SIZE都为int类型； 以前已经分析过可变参数的一系列实现函数va函数。...我们先不管write函数的实现，首先来看vsprint。...分析同上 而write函数跟fork函数一样是由_syscall*来实现的，内嵌汇编就不多解释了，直接展开就行 write.c _syscall3(int,write,int,fd,const char
ECMP在不同版本的Linux内核实现方式不一样，总体上可分为4个阶段。 内核版本ECMP功能< Pre kernel v2.2无ECMP。...kernel 3.5.7 图1是内核里L3（网络层）核心流程框架，展示了接收IP报文的、发送IP报文、选取IP报文转发的下一跳和转发IP报文的流程。...我们来看看“fib_rebalance()”函数、“ip_mkroute_input()”函数和“fib_select_multipath()”函数实现。...内核的实现的关键变更历史。...时间：1997.11 版本：Pre kernel v2.2 事件：“IPV4 ECMP”实现被加入内核。
查看发行版本 1.查看内核版本 $ uname -sr Linux 4.15.11-1.el7.elrepo.x86_64 $ uname -a Linux localhost.localdomain...4.15.11-1.el7.elrepo.x86_64 #1 SMP Mon Mar 19 11:46:06 EDT 2018 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux $ cat...NAME="CentOS Linux" VERSION="8 (Core)" ID="centos" ID_LIKE="rhel fedora" VERSION_ID="8" PLATFORM_ID=...发行版本 $ cat /etc/issue Debian GNU/Linux 10 \n \l $ cat /etc/issue.net Debian GNU/Linux 10 适用于debain发行版本...$ cat /etc/debian_version 10.8 查看内核版本与发行版本对应关系 访问wiki查看发行版本与内核版本对应关系：https://en.wikipedia.org/wiki/CentOS
/linux-3.10.0.tar.gz cd linux-3.10.0/ make menuconfig #提示缺失软件用apt install安装即可 保证以下项为选中： kernel hacking...#bzImage会生成到arch/x86/boot/目录下 #vmlinux生成在/linux-3.10.0/目录下 bzImage是vmlinuz经过gzip压缩后的文件，适用于大内核 vmlinux...，可以重新编译gdb修复bug. 2.qemu启动内核 启动命令比较长，可以设置一个启动脚本 cd /linux-3.10.0 vim boot.sh 内容如下： ### #!...b do_fork c 去qemu窗口，执行一些操作触发do_fork()函数 参考 QEMU+busybox 搭建Linux内核运行环境 在qemu环境中用gdb调试Linux内核 Linux内核调试...之 qemu+gdb 如何使用cgdb + qemu调试linux内核模块
2/用户态->内核态 在linux中，用户对设备的操作往往被抽象为对文件的操作。利用这一特性，可以通过注册和实现伪字符设备到内核，来实现用户进程和内核空间的交互。...因此，可以在内核态将要输出的信息写入文件，写入后用户态程序直接读取文件就可以完成从内核空间向用户空间的数据传递。...4/内核态用户态 proc文件系统，是当前内核或内核模块，和用户交互的主要方式，它通过将虚拟的文件系统挂载在/proc下，利用虚拟文件读写在用户和内核态间传递信息。...向内核中注册/proc下文件的调用是create_proc_entry 5/内核态用户态 netlink是一种特殊的socket，用于用户态与内核态的双向通讯。...在实现用户和内核交互的各种方式中，netlink的主要特点得意于它继承了 socket的一些基本特性，包括异步通讯，多播，双向性，不需要额外的文件。
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