作为网络领域的开发人员,我们经常要与Linux的数据报文打交道,一定要搞清楚数据报文是从何而来,又是如何离去。以前针对这个主题写过一些文章(主要是从源码角度),这次会更重视流程示意图(在细节上必然有所简化),争取在一篇文章中,就让大家理清数据报文的来龙去脉。
先说明两个概念:中断和系统调用 一 系统调用: 是应用程序(运行库也是应用程序的一部分)与操作系统内核之间的接口,它决定了应用程序是如何和内核打交道的。 1, Linux系统调用:2.6.19版内核提供了319个系统调用。比如 exit fork read open close …… 2, 对Windows来说,操作系统提供给应用程序的接口不是系统调用,而是API。比如:ReadFile。我们暂时把API和系统调用等同起来 3, Linux中,每个系统调用对应一个系统调用号,内核维护了一个系统调
从2005年我接触Linux到现在15年了,Linux中断系统的变化并不大。比较重要的就是引入了threaded irq:使用内核线程来处理中断。
今天给大侠带来《基于FPGA的DDR3多端口读写存储管理设计》,作者:吴连慧,周建江,夏伟杰 南京航空航天大学 电子信息工程学院,南京 210016,话不多说,上货。
硬件平台环境如下图所示,采用两台带有以太网口的设备相连,一端是PC机插有PCIe的FPGA开发板,运行Windows操作系统;另一端是嵌入式设备,运行VxWorks操作系统。
在内核里,使用gic_chip_data结构体表示GIC,gic_chip_data里有什么?
中断是计算机体系结构中的一个重要概念,用于处理器响应异步事件。中断设计对于提高计算机系统的性能和响应能力至关重要。下面详细讲解中断的工作原理、类型、中断处理流程以及中断设计的关键组件,并附上逻辑示意图。
既然叫中断, 那我们首先就会想到这个中断是中断谁?想一想计算机最核心的部分是什么?没错, CPU, 计算机上绝大部分的计算都在CPU中完成,因此这个中断也就是中断CPU当前的运行,让CPU转而先处理这个引起中断的事件,通常来说这个中断的事件比较紧急,处理完毕后再继续执行之前被中断的task。比如,我们敲击键盘,CPU就必须立即响应这个操作,不然我们打字就全变成了慢动作~。说白了中断其实就是一种主动通知机制,如果中断源不主动通知,那想知道其发生了什么事情,只能一次次地轮询了,白白耗费CPU。
“I/O” 就是 “输入/输出”(Input/Output), I/O 设备就是可以将数据输入到计算机,或者可以接收计算机输出数据的外部设备,属于计算机中的硬件部件。
Workqueue 工作队列是利用内核线程来异步执行工作任务的通用机制,利用进程上下文来执行中断处理中耗时的任务,因此它允许睡眠。而 Softirq 和 Tasklet 在处理任务时不能睡眠。Softirq 是内核中常见的一种下半部机制,适合系统对性能和实时响应要求很高的场合,比如网络子系统,块设备,高精度定时器,RCU 等。
CPU执行程序时,由于发生了某种随机的事件(外部或内部),引起CPU暂时中断正在运行的程序,转去执行一段特殊的服务程序(中断服务子程序或中断处理程序),以处理该事件,该事件处理完后又返回被中断的程序继续执行,这一过程称为中断。
a -- 具体CPU architecture相关的模块会进行现场保护,然后调用machine driver对应的中断处理handler;
准备工作以及中断原理与流程与上一篇VxWorks版本一致,不同的是这次的Windows版本下中断的中断流程添加了开关保护。
在用户态空间,调用发送数据接口 send/sento/wirte 等写数据包,在内核空间会根据不同的协议走不同的流程。以TCP为例,TCP是一种流协议,内核只是将数据包追加到套接字的发送队列中,真正发送数据的时刻,则是由TCP协议来控制的。TCP协议处理完成之后会交给IP协议继续处理,最后会调用网卡的发送函数,将数据包发送到网卡。
信号处理是写任何服务程序都逃避不了的问题。比如写TCP服务程序,一般都要将SIGPIPE设置为SIG_IGN。—— 当TCP连接由内核判定为已“中断”或者说“断连”,而应用层还在尝试往这个连接对应的套接字写入数据时,就会产生SIGPIPE信号。如果应用程序没有注册过SIGPIPE信号处理函数,内核则会执行SIGPIPE的默认处理即终止当前进程。但是对于TCP服务来说,出现这种情况是属于正常范围内(譬如对端直接RST了连接),所以服务程序应该直接设置忽略SIGPIPE。
| 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,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!
对于嵌入式系统来说,中断的响应时间在时序要求非常严格的情况下十分的重要,所以必须要能够找到中断测试的方法。本文主要介绍两种常用中断测试方法的理论。
今天分享一篇经典Linux协议栈文章,主要讲解Linux网络子系统,看完相信大家对协议栈又会加深不少,不光可以了解协议栈处理流程,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。
上面代码中可以看到代码中向量表位于__vectors_start,它在arch/arm/kernel/vmlinux.lds中定义:
企业级SSD需要在大量企业数据读写下保持超高稳定性,以及24 小时全天候运行,SSD的读写速度、使用寿命、稳定性及可靠性是企业级用户关注的重点。为满足用户对企业级SSD高性能、低延时、轻量级、高可靠等需求,忆联设计并开发了适合SSD的嵌入式操作系统(Operating System,缩写:OS),并在其上构建了可复制性强的SSD 控制器软件系统。
软中断、tasklet和工作队列并非Linux内核中一直存在的机制,而是由更早版本号的内核中的“下半部”(bottom half)演变而来。
这是 os summer of code 2020 项目每日记录的一部分: 每日记录github地址(包含根据实验指导实现的每个阶段的代码):https://github.com/yunwei37/os-summer-of-code-daily
程序查询方式是一种基本的I/O操作方式,它依赖于CPU不断检查(查询)I/O设备的状态,以确定设备是否准备好进行数据传输。以下是对程序查询方式的详细讲解:
中断,英文名为Interrupt,计算机的世界里处处都有中断,任何工作都离不开中断,可以说整个计算机系统就是由中断来驱动的。那么什么是中断?简单来说就是CPU停下当前的工作任务,去处理其他事情,处理完后回来继续执行刚才的任务,这一过程便是中断。
公众号后台回复 $interrupt$ 可获取原图,另外我说明一下我画的流程图啊,的确是不标准的,有很多环了,我有试过只画一根线比如说 $iret$ 出去一根线后,按理说不会回到 $iret$ 而是直接指向原任务那个块。但是因为整个流程图的元素太多,这样画很难看很难看,所以我没采用。虽然如上图那么画不是那么准确,但是意思表达应该还是很明确的,而且相对来说好看些。诸位有什么好的建议还请指出,谢谢。不多说废话了,来看 $xv6$ 的中断机制
中断与异常在任何体系架构的芯片上都不会完全一样。在arm的m系列芯片上需要理解NVIC,这个相对较为容易,而对于高端一些的芯片,中断的处理就会复杂许多。比如arm上的gic(Generic Interrupt Controller)。要使用好GIC则需要专门去读这个外设的手册,然后写中断控制。对于MIPS中断控制的处理流程,就是本文描述的重点。
在riscv中一共定义了三种状态中断,对于hart层面,hart包含local中断源和global中断源。而local中断只有Timer和Software中断两种,而global中断则称为external interrupts。只有global中断源可以被PLIC core响应,通常为I/O device。
电脑可以外接很多设备,如键盘、鼠标、硬盘、显示器、网卡等,每个设备的用法和功能不同,操作系统为了对这些输入输出设备进行统一管理,必须要屏蔽设备之间的差异,因此需要设备控制器。
GIC,Generic Interrupt Controller。是ARM公司提供的一个通用的中断控制器。主要作用为:接受硬件中断信号,并经过一定处理后,分发给对应的CPU进行处理。
随着云计算产业的异军突起,网络技术的不断创新,越来越多的网络设备基础架构逐步向基于通用处理器平台的架构方向融合,从传统的物理网络到虚拟网络,从扁平化的网络结构到基于 SDN 分层的网络结构,无不体现出这种创新与融合。
软中断分析最近工作繁忙,没有时间总结内核相关的一些东西。上次更新博客到了linux内核中断子系统。这次总结一下软中断,也就是softirq。之后还会总结一些tasklet、工作队列机制。 1.为什么要软中断 编写驱动的时候,一个中断产生之后,内核在中断处理函数中可能需要完成很多工作。但是中断处理函数的处理是关闭了中断的。也就是说在响应中断时,系统不能再次响应外部的其它中断。这样的后果会造成有可能丢失外部中断。于是,linux内核设计出了一种架构,中断函数需要处理的任务分为两部分,一部分在中断处理函数中执
每一种技术的出现必然是因为某种需求。正因为人的本性是贪婪的,所以科技的创新才能日新月异。
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键盘可以说是我们最常使用的输入硬件设备了,但身为程序员的你,你知道「键盘敲入 A 字母时,操作系统期间发生了什么吗」?
最近使用tcpdump的时候突然想到这个问题。因为我之前只存在一些一知半解的认识:比如直接镜像了网卡的包、在数据包进入内核前就获取了。但这些认识真的正确么?针对这个问题,我进行了一番学习探究。
大家好,我是道哥,今天我为大伙儿解说的技术知识点是:【Linux 中断的注册和处理】。
最近在研究异步消息处理, 突然想起linux内核的中断处理, 里面由始至终都贯穿着”重要的事马上做, 不重要的事推后做”的异步处理思想. 于是整理一下~ 第一阶段 获取中断号 每个CPU都有响应中断的
在 上一篇文章 中,我们介绍了网卡接收和发过数据在 Linux 内核中的处理过程,我们先来回顾一下网卡接收和发送数据的过程,如 图1 所示:
中断是硬件和软件交互的一种机制,可以说整个操作系统,整个架构都是由中断来驱动的。中断的机制分为两种,中断和异常,中断通常为 $IO$ 设备触发的异步事件,而异常是 $CPU$ 执行指令时发生的同步事件。本文主要来说明 $IO$ 外设触发的中断,总的来说一个中断的起末会经历设备,中断控制器,$CPU$&$OS$ 三个阶段:设备产生中断,中断控制器接收和发送中断,$CPU$&$OS$ 来实际处理中断。
不同处理器上的中断处理流程大致是相同的,但也有些细微差别,所以这里只介绍中断大概的几个阶段,如下图所示:
在上期《云计算与虚拟化硬核技术内幕 (14) —— 不忘初心,删繁就简》中,我们介绍了Linux网桥,也遗留了一些问题:
当时有些地方写的比较笼统,然后我「把 Linux 接收+发送网络包的流程」这部分内容完善了下,现在重新分享给大家。
arm64的异常向量表vectors中设置了各种异常的入口,目前有效的异常入口有两个同步异常el0_sync,el1_sync和两个异步异常el0_irq,el1_irq,其他异常入口暂时都invalid。中断属于异步异常,所以本文重点关注el0_irq和el1_irq。
简单说一下自己对x86平台虚拟化的理解,intel有SDM手册,代码都是公开的,难度比较大,理解起来困难,网上有大量优秀博客讲解虚拟化,引用了大量手册和代码,还是很难看懂。个人觉得理解虚拟化不能一上来就看很详细的手册和代码,虚拟化有点绕,先闭上眼睛想想大的道理,掌握了大的道理,再看手册和代码加深理解,否则很容易迷失,对虚拟化的理解只流于表面。
中断其实是一种“中断”事件,中断具体代表什么意思需要考虑它所处的上下文环境和参照对象是谁。考虑事件,我们可以简单把中断抽象为这样一种模型:
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