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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也就是说,在应用程序中,可以通过open,write,read等函数来操作底层的驱动。
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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。
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;
妈妈怎么知道卧室里小孩醒了? ① 时不时进房间看一下:查询方式 简单,但是累 ② 进去房间陪小孩一起睡觉,小孩醒了会吵醒她:休眠-唤醒 不累,但是妈妈干不了活了 ③ 妈妈要干很多活,但是可以陪小孩睡一会,定个闹钟:poll方式 要浪费点时间,但是可以继续干活。 妈妈要么是被小孩吵醒,要么是被闹钟吵醒。 ④ 妈妈在客厅干活,小孩醒了他会自己走出房门告诉妈妈:异步通知 妈妈、小孩互不耽误
Windows 基本占领了电脑时代的市场,商业上取得了很大成功,但是它并不开源,所以要想接触源码得加入 Windows 的开发团队中。
子虚将全书阅读了三遍以后,顿悟了一个道理:大革命的爆发,其根本原因是因为生产关系无法适应生产力的攀升,从而不得不通过革命这种激烈的方式,来重构原本构建在传统硬件上的落后的基础软件。
从应用程序或者应用开发者的角度来看,操作系统是计算机系统的核心软件,它为应用程序提供运行环境和基础服务。
超标量CPU是这样工作的,多个取值和解码同时进行,取值解码完成后的指令会进入缓冲区,缓冲区对应多个执行单元,每当缓冲区中有指令且有空闲的执行单元时,就会从缓冲区取出指令进入执行单元执行.
程序如果要被CPU执行,就得编译成CPU可以执行的指令,一大堆的程序就变成了一堆的指令。
在高执行级别下,代码可以执行特权指令,访问任意的物理地址,这种CPU执行级别就对应着内核态。
操作系统属于软件范畴,负责管理系统的硬件资源。OS具备的功能:1.为应用程序提供执行环境。2.为多用户和应用程序管理计算机的硬件资源。3.虚拟化功能。4.支持并发。
前面Linux专题中关于Linux下系统编程总结了17篇博文,主要是为了提高Linux下的C编程应用能力,熟悉Linux编程应用环境,从此篇博文起开始Linux驱动的总结,后面计划加一些综合实践项目练习。
Linux 用户态和内核态由于 CPU 权限的限制,通信并不像想象中的使用进程间通信方式那么简单,今天这篇文章就来看看 Linux 用户态和内核态究竟有哪些通信方式。
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。
微内核是提供操作系统内核基本核心功能功能的操作系统版本。简单的说就是只提供操作系统的核心部分,比如任务调度,ipc,还有一些基本的内存管理。而其他的功能都是作为服务运行在操作系统之上,比如网络协议栈lwip,或者文件系统等等。这些服务是在操作系统之上的服务,所以只用和系统进行交互就可以了。
Unix/Linux的体系架构 📷 如上图所示,从宏观上来看,Linux操作系统的体系架构分为用户态和内核态(或者用户空间和内核)。内核从本质上看是一种软件——控制计算机的硬件资源,并提供上层应用程序运行的环境。 用户态即上层应用程序的活动空间,应用程序的执行必须依托于内核提供的资源,包括CPU资源、存储资源、I/O资源等。为了使上层应用能够访问到这些资源,内核必须为上层应用提供访问的接口:即系统调用。 系统调用是操作系统的最小功能单位,这些系统调用根据不同的应用场景可以进行扩展和裁剪,现在各种版本的Uni
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。
计算机硬件 上面一层是 Linux 内核 , 计算机的所有硬件操作都要经过内核 , 内核是 抽象资源操作 与 具体硬件操作细节 之间的接口 ;
黑客通过应用程序的漏洞(如Java、PHP、Apache、IE、Chrome、Adobe、office等)获得执行代码能力后,由于操作系统安全方面的设定,很多情况下都是在沙盒或者低权限进程中运行,许多操作都无法进行。要想做更多高权限的事情,黑客通常会使用工具来提权。
一、 Unix/Linux的体系架构 如上图所示,从宏观上来看,Linux操作系统的体系架构分为用户态和内核态(或者用户空间和内核)。内核从本质上看是一种软件——控制计算机的硬件资源,并提供上层应
好多人觉得自己有点基础就都想着直接敲代码,觉得基础知识很容易,很简单,就不怎么用心去学。然而,我觉得基础知识很重要。就像盖一栋楼房一样,你先要打好地基,再去盖房。
下面以最常用的 read() 和 write() 函数来介绍 Linux 的 I/O 处理流程。
一.计算机硬件系统概述 所谓计算机硬件系统,就是指构成计算机看得见的,摸得着的实际物理设备。 常见的计算机硬件组成主要由下图各部件组成: 现代计算机的结构更复杂,包括多重总线。 简单打个比方,方便大家
如上图所示,从宏观上来看,Linux操作系统的体系架构分为用户态和内核态(或者用户空间和内核)。内核从本质上看是一种软件——控制计算机的硬件资源,并提供上层应用程序运行的环境。用户态即上层应用程序的活动空间,应用程序的执行必须依托于内核提供的资源,包括CPU资源、存储资源、I/O资源等。为了使上层应用能够访问到这些资源,内核必须为上层应用提供访问的接口:即系统调用。
◆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
Linux驱动程序 = 驱动程序框架 + 硬件编程。 在前面已经基于QEMU编写了LCD驱动程序,对LCD驱动程序的框架已经分析清楚。 核心就是:
当我们系统有问题的时候,不要急于去调查我们代码 首先要看的是操作系统的报告,看看操作系统的CPU利用率,看看内存使用率,看看操作系统的IO,还有网络的IO,网络链接数,等等 Windows下的perfmon是一个很不错的工具,Linux下也有很多相关的命令和工具,比如:SystemTap,LatencyTOP,vmstat,sar,iostat,top,tcpdump等等 通过观察这些数据,就可以知道性能问题基本上出在哪里 (1)先看CPU利用率,如果CPU利用率不高,但是系统的吞吐量和系统延迟指标上不去,
virtio是一种I/O半虚拟化解决方案,是一套通用I/O设备虚拟化的程序,是对半虚拟化Hypervisior中的一组通用I/O设备的抽象。virtio分为前端和后端,一个backend组件和一个frontend组件。backend组件是virtio接口的host端,frontend组件是virtio的guest端。
我们常常说到的操作系统有Linux、Windows、mac OS等等,手机的安卓系统就是基于Linux操作系统,这些操作系统从内核的角度分为宏内核和微内核,Linux是典型的宏内核的操作系统,Windows是典型的微内核操作系统。
前面我们了解到了0号进程是系统所有进程的先祖, 它的进程描述符init_task是内核静态创建的, 而它在进行初始化的时候, 通过kernel_thread的方式创建了两个内核线程,分别是kernel_init和kthreadd,其中kernel_init进程号为1
当一个任务(进程)执行系统调用而陷入内核代码中执行时,我们就称进程处于内核运行态(或简称为内核态)。此时处理器处于特权级最高的(0级)内核代码中执行。当进程处于内核态时,执行的内核代码会使用当前进程的内核栈。每个进程都有自己的内核栈。当进程在执行用户自己的代码时,则称其处于用户运行态(用户态)。即此时处理器在特权级最低的(3级)用户代码中运行。当正在执行用户程序而突然被中断程序中断时,此时用户程序也可以象征性地称为处于进程的内核态。因为中断处理程序将使用当前进程的内核栈。这与处于内核态的进程的状态有些类似。
零拷贝(Zero-copy)技术是一种计算机操作系统中用于提高数据传输效率的优化策略。在传统的数据传输过程中,需要将数据从一个缓冲区拷贝到另一个缓冲区,然后再传输给目标。这涉及到多次的 CPU 和内存之间的数据拷贝操作,会消耗 CPU 的时间和内存带宽。而零拷贝技术通过直接共享数据的内存地址,避免了中间的拷贝过程,从而提高了数据传输的效率。
linux系统也是一种应用,它是基于计算机硬件的一种操作系统软件。当我们接收一次网络传输,计算机硬件的网卡会从网络中将读到的字节流写到linux的buffer缓冲区内存中,然后用户空间会调用linux对外暴露的接口,将linux中的buffer内存中的数据再读取到用户空间。这一次读操作就是一次IO。同样写也是这样的。
服务器:一直开机,不要宕机。(对硬件损耗巨大,极易损坏,要做好监控,防患于未然)
现代操作系统由一个或多个处理器、主存、打印机、键盘、鼠标、显示器、网络接口以及各种输入/输出设备构成。计算机操作系统是一个复杂的系统。
在漫长的等待过程中,rt-smart开源版本发布出来了。拿到rt-smart第一手资料的,就在思考如何用rt-smart做些好玩的东西,可以充分发挥出用户态与内核态的特性。正好目前正在研究树莓派4的显示屏和触摸屏,所以就想着把lvgl最新版本移植上去跑跑,看看上手难度以及最后的运行体验效果究竟怎么样。心动不如行动,立即评估自己的时间。花了两三个小时就把思路理清楚了,然后花了三四个小时去用代码实现功能,最后效果确实还很好,不管是流畅性还是代码的设计都非常简单明了,下面来分享一下其中的过程。
本文讲解 Linux 的零拷贝技术,云计算是一门很庞大的技术学科,融合了很多技术,Linux 算是比较基础的技术,所以,学好 Linux 对于云计算的学习会有比较大的帮助。
我在100ASK_IMX6ULL售后群里,发现很多初学者只有单片机基础,甚至没有单片机基础。在学习Linux时,对很多概念比较陌生,导致不知道学什么,也不知道学了之后有什么用。所以我趁着五一假期,编写此文。
虚拟地址空间(Virtual Address Space)是每一个程序被加载运行起来后,操作系统为进程分配的虚拟内存,它为每个进程提供了一个假象,即每个进程都在独占地使用主存。
零拷贝技术和多路复用技术是现代计算机系统和网络编程中两项重要的优化手段,旨在提高数据处理和传输的效率。如高性能框架 Netty 中,即使用了零拷贝技术又使用了多路复用技术,同时来保证 Netty 框架的高性能运行。
云计算数据平面发生危机,一般是因为计算机CPU性能的线性增长,难以跟上网络带宽的指数提升,及其带来的“数据中心税”的增加。
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程序员要想让计算机工作,必须知道计算机能干什么,怎么干的,这也就是我们必须学习计算机基础的原因
Google Fuchsia初探 这几天我花了一点时间简单看了一些Fuchsia的代码,对这个系统有了一个初步的了解。也欢迎在狗家的朋友批评指正。 Fuchsia是Google内部孵化出来的一套新的全部开源操作系统。你能在google的代码仓库看到所有的代码, https://cs.opensource.google/fuchsia/fuchsia 这个系统有点属于备胎转正的意思,在Google内部前前后后开发了大概有6年多了,如果再考虑到以前的little kernel的积累,这个系统开发的时间更长。 这
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