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Linux IO

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Linux 内核的网络

前言本文主要记录 Linux 内核网络的运行原理数据报文的封装与分用封装:当应用程序用 TCP 传送数据时,数据首先进入内核网络中,然后逐一通过 TCPIP 族的每层直到被当作一串比特流送入网络 Linux 内核网络的全景图的分层结构逻辑抽象层级:物理层:主要提供各种连接的物理设备,如各种网卡,串口卡等。链路层:主要提供对物理层进行访问的各种接口卡的驱动程序,如网卡驱动等。 网络层(Network protocols):对应 IP layer 和 Transport layer。毫疑问,这是整个内核网络的核心。 Socket 创建流程收包流程概述硬件层与设备关层:硬件监听物理介质,进行数据的接收,当接收的数据填满了缓冲区,硬件就会产生中断,中断产生后,系统会转向中断服务子程序。 NOTE:在整个实现中 dev.c 文件的作用重大,它衔接了其下的硬件层和其上的网络层,可以称它为链路层模块,或者设备关层的实现。

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    线的选择

    智能家居和智能建筑等产品的开发者可以使用大量的线。 Zigbee,Z-Wave,以及专有的线,在这些市场中占据了主导地位,新的进入者还包括Thread 和蓝牙网格。 在Mesh方面,没有一种可以适合任意情况。 每个线都有独特的特性和优点,这取决于应用场景和最终应用。 理解Mesh技术的内部机制要优于具体技术的一系列关键特征。 另一方面,对于的开发人员来说,路由更难实现。已经部署的系统,一个产品必须可以交互操作是一个重要的因素考虑。 对于63字节以上的有效载荷,thread使用6LoWPAN。这些都是构建应用程序时需要关注的设计参数。?图3 ZigBee 的数据包格式? 基准测试硅实验室使用了线 Gecko SoC 平台进行了测试,该平台可以运行蓝牙网、线程、 Zigbee 和专有, 同时使用了硅实验室的蓝牙、线程和 Zigbee 软件

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    程和

    当前很多的编程语言都内置程特性或者有自己的程库,如CC++的libco、golang的goroutine等。而在实现机制上,又可以划分为有程和程,我们分别进行介绍。 基于ucontext程库ucontext即user thread context,用户线程上下文,是Linux系统自带的一套用于获取、修改和切换当前线程上下文的结构和相关方法;主要包括:ucontext_t ,每个线程都有唯一一个该结构的变量用于对该线程下程进行管理pCallStack程的调用,最后一位是当前运行的程,上一位是当前程的父程;可以看到libco最多只支持128层的程嵌套pEpoll 这样既解决了上下文切换很多不必要的操作,也解决了程序修改后指令地址改变导致的法恢复的问题程的Demo实现一个程库要解决以下几个问题:1)如何在程阻塞调用时归还执行权限? ,以避免因为逻辑修改导致程不可恢复的场景)对于程来说,执行流的恢复只是通过找到下一条指令的执行地址,但是不包括上下文,这意味着程里面不能有局部变量,需要我们手动把后面需要用到的局部变量缓存起来此外这里程是通过

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    LwIP 之 udp 解析

    前言之前在做一个关于数据传输的时候,使用到了 WiFi 传输数据,而在传输数据时使用到的就是 LwIP 中的 udp 。现在来回顾总结一下。 要叙述 LwIP ,那自然得明白 LwIP 具体是个啥。 总的来说,LwIP 是 TCPIP 中一种独立、简单的实现,其设计目的在于保证嵌入式产品拥有完整 TCPIP 功能的同时,又能够保证对处理器资源的有效消耗,其运行一般仅需要几十 KB 的 RAM 上述所说便是关于 LwIP 的相关叙述。 UDP 称之为用户数据报,是一种连接地、不可靠地传输,它只在低级程度上实现了上述地传输层功能,为什么说只在低级程度上实现了上述功能呢?

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    在TESLA MODEL S上实现MARVELL线漏洞的利用

    介绍本文会揭示这两个漏洞的细节并介绍漏洞的利用过程来证明这两个漏洞是可以被攻击者用来通过线远程攻入到特斯拉车载系统当中的。 1.pngParrot 模块Tesla Model S上的Parrot模块是一个第三方模块,型号是FC6050W,它集成了线及蓝牙功能。Parrot通过USB与CID相连。 Parrot运行着Linux系统并使用了USB Ethernet gadget,因此Parrot与CID在USB基础之上实现了以太网连接。 ADDTS的整个过程如下:当系统想要发送ADDTS请求时,内核驱动会发送HostCmd_CMD_WMM_ADDTS_REQ命令给芯片,然后芯片将ADDTS请求通过线发送出去。 否则Linux线功能会法正常功能,导致Parrot被CID重启。3.

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    如何对比 F-Stack 与 Seastar 这两个网络编程框架?

    后续在之上增加了程框架,并且上层兼容了腾讯SNG的服务端框架SPP,使得腾讯云原有的业务可以缝迁入来提升性能,兼顾了高性能、易用和通用性。 但是经过近一年的线上使用运行,我们发现,线上的网络环境各式各样,这个TCPIP并不能满足全部需求(各种tunnel、网络调试等),而自己去实现各种既费力又不讨好,不如借助社区的力量,所以开始对开源进行了调研 对于用户态来说,开源实现很多,有自研的、有Linux和FreeBSD的用户态移植的,经过初步的筛选留下了Seastar和FreeBSD。 最后我们将FreeBSD移植到了Linux用户态,好处主要有功能完善,且有大量工具可以对网络进行调试分析,如sysctl、ifconfig、netstat、netgraph、IPfw、pf等可以跟进社区的改进 ,需自己开发维护相比Linux实现复杂,FreeBSD的代码更清晰易懂;Linux遵循GPL开源,可能会限制部分用户的使用。

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    F-Stack与Seastar对比

    后续在之上增加了程框架,并且上层兼容了腾讯SNG的服务端框架SPP,使得腾讯云原有的业务可以缝迁入来提升性能,兼顾了高性能、易用和通用性。 但是经过近一年的线上使用运行,我们发现,线上的网络环境各式各样,这个TCPIP并不能满足全部需求(各种tunnel、网络调试等),而自己去实现各种既费力又不讨好,不如借助社区的力量,所以开始对开源进行了调研 对于用户态来说,开源实现很多,有自研的、有Linux和FreeBSD的用户态移植的,经过初步的筛选留下了Seastar和FreeBSD。 最后我们将FreeBSD移植到了Linux用户态,好处主要有功能完善,且有大量工具可以对网络进行调试分析,如sysctl、ifconfig、netstat、netgraph、IPfw、pf等可以跟进社区的改进 ,需自己开发维护相比Linux实现复杂,FreeBSD的代码更清晰易懂;Linux使用GPL,可能会限制部分用户的使用。

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    Linux转发性能评估与优化(转发瓶颈分析与解决方案)

    如果没有一个好的转发表,那么Linux在海量路由存在时对于线速能力就是一个瓶颈,这是一个可扩展性问题。另外,很多的查询结果都是可以被在一个地方缓存的,但是Linux没有这种缓存。 CPU亲和)4.数据结构锁化(基于线程局部数据结构)5.实现方式5.1.驱动以及内核修改5.2.完全的用户态5.3.评估:用户态灵活,但是在某些平台要处理空间切换导致的cachetlbmmu 内核足够熟悉,那么就肯定知道,Linux内核正是由于软件工程里面的天天普及的“一件好事”造成了转发性能低效。 你要明白,Linux的网卡驱动维护的队列信息被内核给割裂,从此,输入输出网卡之间彼此失联,导致最优的二分图算法法实施。 本质上来讲,用户态和内核的方案是雷同的,外乎还是那几种思想。用户态实现起来限制更少,更灵活,同时也更稳定,但是并不是一味的都是好处。

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    F-Stack 全用户态 (Kernel Bypass) 服务开发套件

    F-Stack 开发背景随着网卡性能的飞速发展,10GE 网卡已经大规模普及,25GE40GE100GE 网卡也在逐步推广,linux 内核在网络数据包处理上的瓶颈也越发明显,在传统的内核中,网卡通过硬件中断通知有新的数据包到达 QPS2014 实现用户态简易 TCPIP ,支持 TCP DNS,性能达到 60 万+TPS2015 上线 DPDK+TCPIP+通用网关应用2016 完善和应用层接口的开发框架 FlashStack ,在腾讯云对象存储,HttpDNS 等业务中上线2017 移植 FreeBSD 替换自研的全新 F-Stack 开源。 各进程拥有独立的、PCB 表等资源。每个 NUMA 节点使用独立的内存池。进程间通信通过锁环形队列(rte_ring)进行。 FreeBSD 原本 F-Stack 使用自己开发的 TCPIP ,但是随着腾讯云各种复杂业务的接入,原有已越来越不能满足需求,继续研发并维护一个完整的将耗费大量的精力,所以决定使用开源的来代替原有

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    千万并发连接下,如何保障网络性能?

    将网络包进行内核旁路到应用层进行处理虽然大幅提升了网络性能,但是也法再使用内核的网络了,这对4层以下以及简单的UDP 7层应用影响不大,但是对其他的7层应用来说,一个成熟的用户态是必须的, F-Stack目前采用多进程架构,各进程拥有自己进程独立的,应用接口和应用层业务逻辑,规避了内核的多种性能瓶颈,各个进程间数据共享,有非常好的横向扩展能力。 相比Linux实现复杂,FreeBSD的代码更清晰易懂;Linux遵循GPL开源,可能会限制部分用户的使用。 微线程框架使用了同为腾讯开源的MSEC中的一部分micro_thread,需要特别注意的是微线程模块的开源是GPL-2.0,并不是F-Stack主要的必须核心模块,对F-Stack主体开源影响 如果实在法拆分,F-Stack后续也会考虑提供独立的网络IO和模块,但是性能的下降也将不可避免。

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    DPDK 全面分析

    也就是 dpdk 绕过了 Linux 内核对数据包的处理过程,在用户空间实现了一套数据平面来进行数据包的收发与处理。 传统 Linux 内核网络数据流程:硬件中断--->取包分发至内核线程--->软件中断--->内核线程在中处理包--->处理完毕通知用户层用户层收包-->网络层--->逻辑层--->业务层dpdk 锁环形队列dpdk 基于 Linux 内核的锁环形缓冲 kfifo 实现了自己的一套锁机制。 https:cloudrouter.org用户空间mTCPmTCP 是一个针对多核系统的高可扩展性的用户空间 TCPIP 。 https:github.comf-stackf-stack总结dpdk 绕过了 Linux 内核,加速数据的处理,用户可以在用户空间定制,满足自己的应用需求,目前出现了很多基于 dpdk

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    千万并发连接下,如何保障网络性能

    将网络包进行内核旁路到应用层进行处理虽然大幅提升了网络性能,但是也法再使用内核的网络了,这对4层以下以及简单的UDP 7层应用影响不大,但是对其他的7层应用来说,一个成熟的用户态是必须的, F-Stack 目前采用多进程架构,各进程拥有自己进程独立的,应用接口和应用层业务逻辑,规避了内核的多种性能瓶颈,各个进程间数据共享,有非常好的横向扩展能力。 相比Linux实现复杂,FreeBSD的代码更清晰易懂;Linux遵循GPL开源,可能会限制部分用户的使用。 微线程框架使用了同为腾讯开源的 MSEC 中的一部分 micro_thread,需要特别注意的是微线程模块的开源是GPL-2.0,并不是F-Stack 主要的必须核心模块,对 F-Stack 主体开源影响 如果实在法拆分,F-Stack后续也会考虑提供独立的网络 IO 和模块,但是性能的下降也将不可避免。

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    浅谈TCP IP(四)IP解析

    通过之前的网络层基础知识,IP地址以及路由器的简介,大家应该对于TCPIP有一个大致的了解,在脑海里应该对于网络的几个基础概念有个大概的了解,简单点说整个就是在做一件事,规定网络报文(网络传输中的数据报 )的发送和接收,而整个内的,也是可以分为之前介绍过的链路层-》网络层-》传输层-》应用层,在这每一层中都有很多不同的,但是最常用的,每一层就是一到两种,所以想学,先从每一层最常见, 最常用的开始学起:链路层——以太网、VLAN网络层——IP传输层——TCPUDP应用层——HTTP上面的几种,如果都能熟练掌握,那基本上就是入门并且偏上的水平了,所以接下来我们就逐一介绍各个 4位首部长度:单位是4字节,一般取值为58位ToS字段:这个字段比较特殊,它相当于是报文的优先级或者是报文的服务类型,用来区分报文的业务类型,对于设备做QoS有着重大的意义。 8位:代表着这份IP报文承载着何种上层传输或者网络,常见的取值与对应关系如下: ICMPIGMPTCPUDPIGRP16位首部校验和:用于检验收到的报文是否有差错。

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    Docker容器网络-基础篇

    Network Namespace为了支持网络的多个实例,Linux在网络引入了Network Namespace,这些独立的被隔离到不同的Namespace中,处于不同Namespace 具体有关Linux Namespace的介绍,可以另行浏览之前写的《Linux Namespace》。Linux的网络十分复杂,为了支持独立的,相关的全局变量都必须修改为私有。 在Linux网络有一组网络回调函数挂接点,通过这些挂接点函数挂接的钩子函数可以在Linux网络处理数据包的过程中对数据包一些操作,例如过滤、修改、丢弃等。 例如,在Input的挂接点上明显不需要FILTER的过滤规则,因为根据目标地址,已经在本机的上层了,所以需再挂载FILTER过滤规则。RouteLinux系统包含了一个完整的路由功能。 Local表用于供Linux识别本地地址,以及进行本地各个不同网络之间的数据转发。MAIN表用于各类网络IP的转发。它的建立既可以使用静态配置生成,也可以使用动态路由发现生成。

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    千万并发连接下,如何保障网络性能

    将网络包进行内核旁路到应用层进行处理虽然大幅提升了网络性能,但是也法再使用内核的网络了,这对4层以下以及简单的UDP 7层应用影响不大,但是对其他的7层应用来说,一个成熟的用户态是必须的, 相比Linux实现复杂,FreeBSD的代码更清晰易懂;Linux遵循GPL开源,可能会限制部分用户的使用。 微线程框架使用了同为腾讯开源的 MSEC 中的一部分 micro_thread,需要特别注意的是微线程模块的开源是GPL-2.0,并不是F-Stack 主要的必须核心模块,对 F-Stack 主体开源影响 如果实在法拆分,F-Stack后续也会考虑提供独立的网络 IO 和模块,但是性能的下降也将不可避免。 其他用户态介绍VPPVPP 由思科主导,多个大厂参与,其用户态 Host Stack 由思科交换机发展而来,开源时间晚于 F-Stack,但是是目前社区活跃度最高的用户态

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    蓝牙初识

    这是绝对不允许的,所以有这么一帮为全人类的安全和幸福着想的技术人员提出了线连接,向伟大的技术先驱工作者致敬~~就在这时线连接应运而生----蓝牙,不用电缆,只要在一定范围内,就可以直接使用蓝牙连接。 当然啦,人完人,相对于有线,蓝牙技术本身存在着一定的短板。 蓝牙线通信完全是靠着线电波传输信息,这也就意味着在传输过程中势必会存在衰减,相对于有线直接连接接收方和发送方,蓝牙就隐晦多了,接收方没有明确指明所以必须要靠来确定接收方,这样一看电缆还是有一定优势的 这就是蓝牙传输过程中法保证的事情。此之谓蓝牙传输过程的衰减。当然还有一种情况就是既然蓝牙是线电波的传输,那么随随便便一个可以接收蓝牙对应频段的线电波的设备就可以获取到该信息。 当然你在搭建这个profile时sig给了你一个大的框架那就是最底层是射频和基带来保证线电波的过滤和产生,紧接着就是一个带有传输层的中间层来处理传输过程中的数据包,最后就是一些应用层的了。

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    Linux 网络子系统

    今天分享一篇经典Linux文章,主要讲解Linux网络子系统,看完相信大家对又会加深不少,不光可以了解处理流程,方便定位问题,还可以学习一下怎么去设计一个可扩展的子系统,屏蔽不同层次的差异 关接口由socket layer来实现的,其提供一组通用功能,以支持各种不同的。网络层为socket层提供具体接口——proto{},实现具体的细节。 Linux实现的是链路层、网络层和传输层这三层。在Linux内核实现中,链路层靠网卡驱动来实现,内核来实现网络层和传输层。内核对更上层的应用层提供socket接口来供用户进程访问。 Linux 网络基于TCPIP的sendrecv在应用层,传输层,网络层和链路层中具体函数调用过程已经有很多人研究,本文引用一张比较完善的图如下:以上说明基本大致说明了TCPIP中TCP,UDP 后面ksoftirqd线程收到软中断的时候,也会使用这个变量来找到每一种软中断对应的处理函数。注册内核实现了网络层的ip,也实现了传输层的tcp和udp

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    Linux虚拟网络设备bridge你真搞懂了吗?

    veth0之间变成了单通道,能发数据给veth0,但veth0从外面收到的数据不会转发给br0的mac地址变成了veth0的mac地址相当于bridge在veth0和之间插了一脚,在veth0 这里为了表达更直观,将和veth0之间的联系去掉了,veth0相当于一根网线。 下arp的特性,当收到外面的arp请求时,不管是问101还是102,都会回复两个arp应答,分别包含br0和veth1的mac地址,也即Linux觉得外面发给101和102的数据包从br0和veth1 在线网络环境中,情况会变得比较复杂,因为线网络需要登录,登陆后线路由器只认一个mac地址,所有从这台机器出去的mac地址都必须是那一个,于是通过线网卡上网的机器上的所有虚拟机想要上网的话,都必须依赖虚拟机管理软件 (由于数据包统一由IP层从eth0转发出去,所以不存在mac地址的问题,在线网络环境下也工作良好)上面两种部署方案中,同一网段的每个网卡都有自己单独的,所以不存在上面说的多个ARP的问题7参考

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    图解Linux网络包接收过程

    而很多时候,如果你对Linux底层的理解不深的话,遇到很多线上性能瓶颈你会觉得狗拿刺猬,从下手。 我们今天用图解的方式,来深度理解一下在Linux下网络包的接收过程。 一Linux网络收包总览在TCPIP网络分层模型里,整个被分成了物理层、链路层、网络层,传输层和应用层。物理层对应的是网卡和网线,应用层对应的是我们常见的Nginx,FTP等等各种应用。 二Linux启动Linux驱动,内核等等模块在具备接收网卡数据包之前,要做很多的准备工作才行。 五总结网络模块是Linux内核中最复杂的模块了,看起来一个简简单单的收包过程就涉及到许多内核组件之间的交互,如网卡驱动、,内核ksoftirqd线程等。 注册,linux要实现许多,比如arp,icmp,ip,udp,tcp,每一个都会将自己的处理函数注册一下,方便包来了迅速找到对应的处理函数3.

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