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linux之用户空间和内核空间

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。

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深入理解mmap 0拷贝技术

我们知道,linux系统中用户空间和内核空间是隔离的,用户空间程序不能随意的访问内核空间数据,只能通过中断或者异常的方式进入内核态,一般情况下,我们使用copy_to_user和copy_from_user等内核api来实现用户空间和内核空间的数据拷贝,但是像显存这样的设备如果也采用这样的方式就显的效率非常底下,因为用户经常需要在屏幕上进行绘制,要消除这种复制的操作就需要应用程序直接能够访问显存,但是显存被映射到内核空间,应用程序是没有访问权限的,如果显存也能同时映射到用户空间那就不需要拷贝操作了,于是字符设备中提供了mmap接口,可以将内核空间映射的那块物理内存再次映射到用户空间,这样用户空间就可以直接访问不需要任何拷贝操作,这就是我们今天要说的0拷贝技术。

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menuconfig 配置选项详解

详细介绍内核配置选项及删改情况 第一部分:全部删除 Code maturity level options —> 代码成熟等级选项 []Prompt for development and/or incomplete code/drivers 默认情况下是选择的,这将会在设置界面中显示还在开发或者还没有完成的代码与驱动.不选。 第二部分 :除以下选项,其它全部删除 General setup—〉 System V IPC (IPC:Inter Process Communication)是组系统调用及函数库,它能让程序彼此间同步进行交换信息。某些程序以及DOS模拟环境都需要它。为进程提供通信机制,这将使系统中各进程间有交换信息与保持同步的能力。有些程序只有在选Y的情况下才能运行,所以不用考虑,这里一定要选。 第三部分:除以下选项,其它全部删除 Loadable module support —> 可引导模块支持 建议作为模块加入内核 [] Enable loadable module support 这个选项可以让你的内核支持模块,模块是什么呢?模块是一小段代码,编译后可在系统内核运行时动态的加入内核,从而为内核增加一些特性或是对某种硬件进行支持。一般一些不常用到的驱动或特性可以编译为模块以减少内核的体积。在运行时可以使用modprobe命令来加载它到内核中去(在不需要时还可以移除它)。一些特性是否编译为模块的原则是,不常使用的,特别是在系统启动时不需要的驱动可以将其编译为模块,如果是一些在系统启动时就要用到的驱动比如说文件系统,系统总线的支持就不要编为模块了,否在无法启动系统。 []Automatic kernel module loading 一般情况下,如果我们的内核在某些任务中要使用一些被编译为模块的驱动或特性时,我们要先使用modprobe命令来加载它,内核才能使用。不过,如果你选择了这个选项,在内核需要一些模块时它可以自动调用modprobe命令来加载需要的模块,这是个很棒的特性,当然要选Y喽。 第四部分:全部删除 Block layer—–〉块设备 第五部分:除以下选项,其它全部删除 Processor type and features —> 处理器类型 Subarchitecture Type (PC-compatible) —> 这选项的主要的目的,是使Linux可以支持多种PC标准,一般我们使用的PC机是遵循所谓IBM兼容结构(pc/at)。这个选项可以让你选择一些其它架构。我们一般选择PC-compatible就可以了。 Processor family(386) : 它会对每种CPU做最佳化,让它跑的好又快,一般来说,你是什么型号的就选什么型号的就好。我选的是386,这样内核会省下不少空间 第六部分:除以下选项,其它全部删除 Power management options (ACPI, APM) —> 电源管理选项 [ ] Power Management Debug Support 电源管理的调试信息支持,如果不是要调试内核有关电源管理部份,请不要选择这项。 ACPI Support —〉高级电源接口配置支持,如果BIOS支持,建议选上这项 []Button 这个选项用于注册基于电源按钮的事件,比如power, sleep等,当你按下按钮时事件将发生,一个守护程序将读取/proc/acpi/event,并执行用户在这些事件上定义的动作比如让系统关机。可以不选择,根据自己的需求。 第七部分:除以下选项,其它全部删除 Bus options (PCI, PCMCIA, EISA, MCA, ISA) —> 总线选项 []PCI support PCI access mode (Any) —> PCI外围设备配置,强列建议选Any,系统将优先使用MMConfig,然后使用BIOS,最后使用Direct检测PCI设备。 第八部分:除以下选项,其它全部删除 Executable file formats —> Kernel support for ELF binaries ELF是开放平台下最常用的二进制文件,它支持不同的硬件平台。一定要选。 第九部分:除以下选项,其它全部删除 Networking Networking options —> []Unix domain sockets []TCP/IP networking 第十部分:除以下选项,其它全部删除 Device Drivers —>设备驱动 Block devices——-〉 []Compaq SMART2 support [] Compaq Smart Array 5xxx support []Loopback device support 大部分的人这一个选项都选N,因为没有必要。但是如果你要mount iso文件的话,你得选上Y

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