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深入理解Linux内核页表映射分页机制原理

,对于不同的进程面对的都是同一个内核,其内核空间的地址对于的物理地址都是一样的,因而进程1和进程2中内核空间的VA K地址都映射到了物理内存的PA K地址。...而不同的进程的用户空间是不同的,进程1和进程2相同的虚拟地址VA 1和VA 2分别映射到了不同的物理地址PA 1和PA 2上。...缺页异常,对于进程申请的内存,并不需要在其申请内存时即建立地址转换映射表,同时分配对应的物理空间,而是在进程真正访问内存地址时,MMU上报缺页异常再分配对应的物理空间。...每个进程都拥有自己独立的地址空间,进程切换时地址空间也会切换。不同进程都拥有自己的一套页表,因而即使两个进程虚拟地址相同,映射的物理地址也是不同的。...4.1 X86分页 X86架构中支持四种分页模式:32-bit,PAE,4-Level Paging和5-Level Paging。对于ARM体系架构最多用到了4级分页,而X86架构可以用到5级分页。

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【译】硬件内存模型 Hardware Memory Models

ARM/POWER 宽松的内存模型 (Relaxed Memory Model) 现在让我们看看一个更宽松的内存模型,ARM 和 POWER 处理器上的内存模型,在实现层面,这两个系统有诸多不同,但保证内存一致性的模型被证明是大致相似的...在 ARM/POWER 上,对 X 和 Y 的写入可能会在本地存储器进行,但如果在相反的线程上读取时,可能写操作还没有传播开。...在 ARM/POWER 中,不同的线程可能以不同的顺序观察到不同的写操作,它们不能保证到达主存时总写入顺序是一致的,所以线程 3 可以看到 x 在 y 之前发生变化,而线程 4 也可能看到 y 在 x...答案是 no 即使在 ARM/POWER 上,系统中的线程必须就写入单个内存位置的总顺序达成一致。也就是说,线程必须同意哪个写会覆盖其他写。...对于所有理想化的顺序一致的执行,如果来自不同线程的两个对普通内存的访问操作要么都是读,要么被同步操作分割开,这些同步操作强制一个发生在另一个之前,那么这个程序就是五数据竞争的 (DRF)。

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    详解io端口与io内存

    系统中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。 CPU发出取指令请求时的地址是当前上下文的虚拟地址,MMU再从页表中找到这个虚拟地址的物理地址,完成取指。...对于x86架构来说,通过IN/OUT指令访问。...如,PowerPC、m68k等采用统一编址,而X86等则采用独立编址,存在IO空间的概念。目前,大多数嵌入式微控制器如ARM、PowerPC等并不提供I/O空间,仅有内存空间,可直接用地址、指针访问。...(三)不同体系结构编址方式总结 几乎每一种外设都是通过读写设备上的寄存器来进行的。...CPU是ARM 或PPC架构的情况 在这一类的嵌入式处理器中,IO Port的寻址方式是采用内存映射,也就是IO bus就是Mem bus。

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    一个小小指针,竟把Linux内核攻陷了!

    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...获得内核权限以后,攻击者可安装rootkit级木马病毒,实现文件隐藏、进程隐藏、通信隐藏等高级木马功能,对系统危害极为严重。...系统调用: 系统调用大家应该就很熟悉了,我们要实现文件系统访问、网络I/O、进程线程使用、内存分配释放等等行为,都需要借助操作系统提供的编程接口来实现,这些接口叫做:系统调用。...如sysenter(x86)、syscall(x64)、swi(arm)。 通过系统调用进入内核后,该转向哪里执行也是操作系统提前安排好了,由不得应用程序做主。...以32位操作系统为例,进程的地址空间是: 0x00000000~0xFFFFFFFF, 在x86架构上,内存一般以4KB页面单元进行管理。

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    AArch64 学习(一) 基础指令, 内存布局, 以及基础栈操作

    对 C 系语言来说, 我们说的跨平台, 其实就是通过同一份源码在编译时, 根据不同 target 架构指令集, 生成不同的二进制文件来实现的. 1.2....主要是编译器内部对 C/C++ 概念的实现原理. 这个系列也是本着这个初衷展开, 适合对 AArch64 不熟, 或者熟悉 x86/64 的汇编, 想了解 AArch64 的同学....进程内存布局 熟悉程序加载到内存之后的布局, 对编写/阅读汇编代码至关重要, 这里我们熟悉一下经典的内存布局, 主要目的是方面理解后面的汇编代码. 这里不展开西说, 更详细的大家可以自行查询资料....所以我们也可以知道在 32 bit 指令集下, 虽然寻址空间最大 4GB, 因为用了虚拟内存, 实际上每个执行的进程都有 4GB 的寻址空间(一般是 1G 内核空间, 3G 用户空间), 并不是共享的....x, 值为 5 // | sp + 16| 就是 y, 值为 3 // | sp + 8 | 就是 z, 值为 4 // | sp | 未使用 // 可见这里入栈顺序和临时变量定义的顺序是一致的

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    HIDL学习笔记之HIDL C++(第二天)

    由于各个读取器的读取位置可能不同,因此每当新的写入操作需要空间时,系统都允许数据离开队列,而无需等待每个读取器读取每条数据。 读取操作负责在数据离开队列末尾之前对其进行检索。...发生溢出后进行的第一次读取操作将会失败,并且会导致相应读取器的读取位置被设为等于当前写入指针,无论是否通过 availableToRead() 报告了溢出都是如此。 2....如果可以执行读取或写入操作,则 memTx 结构体中会填入基址指针,这些指针可用于对环形缓冲区共享内存进行直接指针访问。...对于托管了多个界面的多线程服务器,对不同界面的多项 oneway 调用可能会并行处理,也可能会与其他阻塞调用并行处理。...HIDL 结构定义会直接映射到 C++ 形式的标准布局 struct,从而确保 struct 具有一致的内存布局。

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    Android启动流程——1序言、bootloader引导与Linux启动

    对于每种体系结构,都有一些列开放源码Bootloader可以选用: x86:x86的工作站和服务器上一般使用LILO和GRUB ARM:最早由为ARM720处理器开发板所做的固件,又有armboot...处理器内部一般包含CPU、片上内存、片上外设接口等不同的硬件逻辑。...CPU是处理器内部的中央处理单元的缩写,CPU可以按照类型分为短指令集架构和长指令集架构两大类,ARM属于短指令集架构的一种 (四)、ARM特定平台的BootLoader 对于ARM处理器,当复位完毕后...它支持的操作系统有:Linux、NetBSD、LynxOS等,支持的CPU架构有:ARM、PowerPC、MISP、X86、NIOS等。...main.c.png 这个函数内部的具体工作如下: 调用setup_arch()函数进行与体系结构相关的第一个初始化工作;对于不同的体系结构来说该函数有不同的定义。

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    CPU缓存一致性:从理论到实战

    在 x86 和 Arm 中是没有作用的,因为 x86 采用了 TSO 模型,后面会详细介绍,而 Arm 采用了单向屏障。...总结 实际上,上述现象不允许在任何 CPU 上观察到,在我的电脑上没有出现; 本例子违反了共享存储一致性,刷到共享存储的数据一定被所有核心可见,并且是一致的。...6.4 测试:写操作的可见性是否传递(如果 A 能看到 B 的动作,B 能看到 C 的动作,那么 A 是否能看到 C 的动作) 解析 在 x86-TSO 上,对于 核心1,如果 EAX = 1 ,那么说明...,当前线程的所有内存写入都在对同一个原子对象进行获取的其他线程可见; memory_order_seq_cst:顺序一致性语义,对于读操作相当于获得,对于写操作相当于释放,对于读‐修改‐写操作相当于获得释放...在不同的 CPU 架构上,这些模型的具体实现方式可能不同,但是 C++11 帮你屏蔽了内部细节,不用考虑内存屏障,只要符合上面的使用规则,就能得到想要的效果。

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    MIPS架构深入理解9-向MIPS移植软件之Cache管理

    牛顿 这是向MIPS架构移植软件的问题系列之第二篇。上一篇《MIPS架构深入理解8-向MIPS架构移植软件之大小端问题》中,我们讨论了大小端对于移植代码的影响。...本段主要讲解一些可能出现的问题,并解释如何处理这些问题。 大部分时候,Cache对软件都是不可见的,只是一个加速系统执行的工具。也就是编程人员无需干预。...也就是说,页着色技术要求页分配程序把任一给定的物理地址映射到具有相同颜色的虚拟地址上。 颜色数是否与Cache的way数相等?应该是相等的。...大部分时候,操作系统OS对于共享数据的虚拟地址的对齐肯定满足要求-共享进程也可以不使用相同的地址,但是,我们必须保证不同的虚拟地址必须是64K的倍数,所以不同的虚拟地址具有相同的颜色。...这也是MIPS架构硬件从简,软件辅助的设计思路带来的弊端;也是与X86和ARM架构的竞争中败下来的原因。所以,对于Cache,我们可以不必过多忧虑,针对具体的芯片具体分析就可以了。

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    通过流式数据集成实现数据价值(4)-流数据管道

    当在群集处理平台中的多个节点之间存在逻辑数据流时,可以通过流分区机制确定将在其上处理特定事件的节点。该机制利用数据的键或其他功能,以确定性和可重复的方式将事件一致地映射到节点。...例如,数据库、文件、消息等等 读取器:从源收集实时数据并写入流 流:数据元素从一个组件、线程或节点到下一个组件、线程或节点的连续移动 网络:描绘不同的网络位置。...多进程模型可以帮助解决这个问题,它使用处理器关联性将CPU内核分配给特定的进程。 在这种情况下,读取器和写入器在不同的操作系统进程中运行,因此流需要跨越两者的内存空间。...这种拓扑的自然扩展是在单独的节点上运行读取器和写入器线程,并且流跨越两个位置。 在单独的节点上运行读取器和写入器线程 这样可以确保处理器的充分利用,但消除了将共享内存用于流实现的可能性。...对于单个读取器或写入器无法处理实时数据生成的情况,可能需要使用多个并行运行的实例。

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    【内存管理】页表映射基础知识

    中间是通过保护模式(X86架构)或者MMU机制(ARM架构)提供的分页技术(paging)实现32位虚拟地址访问超过4G的物理内存空间。...例子2 进程页表的映射 remap_pfn_range函数对于写过Linux驱动的人都不陌生,很多驱动程序的mmap函数都会调用到该函数,该函数实现了物理空间到用户进程的映射。...如果发现userfaultfd缺失,则解除映射并解锁页面表项(PTE) 对vma进行预处理,主要是创建anon_vma和anon_vma_chain,为后续反向映射做准备 从高端内存区的伙伴系统中获取一个页...锁定 pte 条目,防止同时更新和更多虚拟内存对物理内存映射 pte条目存在的话,让mmu更新页表项,应该会清除tlb 检查给定的内存是否从用户拷贝过来的。如果从用户拷贝过来的内存不稳定,不用处理。...X86和ARM页表最大的差异在于PTE页表内容的不同。 Linux内核版本的PTE比特位的定义 /* * "Linux" PTE definitions for LPAE.

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    Linux阅码场 - Linux内核月报(2020年11月)

    1.2 x86: Support Intel Advanced Matrix Extensions Advanced Matrix Extension(AMX)是一个x86架构上一个新的矩阵运算编程框架...与 dm-crypt 这样的块设备加密不同,fscrypt 是文件系统级别的加密,准确来时是文件、文件夹粒度的加密,能实现加密文件与非加密文件的并存,且是不同文件不同机密key。...同时也支持直接写入压缩数据而不经过文件系统本身的压缩。 这功能目前主要用在 Btrfs 的收发数据上。...目前提议的EL2内存分配器在原则上是模仿Linux的buddy系统,并重用了一些arm64内存管理的设计。...当前的假设是,主机保留了足够的内存,允许EL2对象以页面为粒度为hyp stage 1和Host Stage 2以及一些设备做映射。

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    Android模拟器识别技术

    其实,现在绝大部分手机都是基于ARM架构,其他CPU架构给忽略不计,模拟器全部运行在PC上,因此,只需要判断是运行的设备否是ARM架构即可。...ARM与Simpled X86在架构上有很大区别,ARM采用的哈弗架构将指令存储跟数据存储分开,与之对应的,ARM的一级缓存分为I-Cache(指令缓存)与D-Cahce(数据缓存),而Simpled...X86只有一块缓存,而模拟器采用的可以看做是Simpled-x86架构,如果我们将一段代码可执行代码动态映射到内存,在执行的时候,Simpled-X86架构上动态修改这部分代码后,指令缓存会被同步修改,...无论是x86还是ARM,只要是静态编译的程序,都没有修改代码段的权限,所以,首先需要将上面的汇编代码翻译成可执行文件,再需要申请一块内存,将可执行代码段映射过去,执行。...如果是在ARM上运行,e2844001处指令无法被覆盖,最终执行的是add r4,#1 ,而在x86平台上,执行的是add r7,#1 ,代码执行完毕, r0的值在模拟器上是1,而在真机上是10。

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    牛客网论坛最具争议的Linux内核成神笔记,GitHub已下载量已过百万

    x86_ _ARM处理器架构(一):x86架构整体部件分析 x86_ _ARM处理器架构(二):ARM处理器架构分析 x86_ _ARM处理器架构(三):64位通用寄存器结构 x86_ _ARM处理器架构.../linux/arch子目录定义了内核源代码中依赖于架构的部分,其中包含了各种特定于架构的子目录(它们共同构成了BSP)。对于典型的桌面系统,使用x86目录。.../linux/arch子目录定义了内核源代码中依赖于架构的部分,其中包含了各种特定于架构的子目录(它们共同构成了BSP)。对于典型的桌面系统,使用x86目录。...内核运行在特定的硬件平台上,所以对于底层涉及的部分有不同的arch实现,包括大量的汇编操作,所以以arm为例。如果想研究内核相应部分的代码,就必须多读,熟悉arm的官方文档。...经过编译后,Linux可以在大量具有不同架构约束和要求的处理器和平台上运行。例如,Linux可以运行在带有内存管理单元(MMU)的处理器上,也可以运行在不提供MMU的处理器上。

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    分歧还是共存?详解Android内核安全

    这种能力仅限具有seccomp支持上游的架构:ARM、ARM64、x86 和 x86_64。...KASAN将编译时内存函数插桩与影子内存相结合,以便跟踪运行时的内存访问,会有八分之一的内核内存空间专用于影子内存,以确定内存访问是否有效。目前在x86_64和 arm64架构中受支持。...除了KASAN,kcov是另一个对测试非常有用的内核修改。kcov旨在允许在内核中进行覆盖率引导模糊测试。它会测量在系统调用输入方面的覆盖率,对于模糊系统(如syzkaller)非常有用。...64位进程,所有堆分配都具有一个由实现定义的标记,该标记在具有对ARM Top-byte Ignore(TBI) 的内核支持的设备上的指针顶部字节中设置。...ARM的内存标记扩展(MTE)可以帮助解决内存安全问题。MTE的工作原理是对堆栈、堆和全局变量上的每次内存分配的第 56到59个地址位加标记。

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    Milvus 2.3.功能全面升级,核心组件再升级,超低延迟、高准确度、MMap一触开启数据处理量翻倍、支持GPU使用!

    2.4 支持 ARM 架构ARM 架构对比 x86 架构,虽然其性能弱于后者,但因为更简单的设计和指令集,ARM 架构的能效和功耗更低,所以价格更为便宜。...在 AWS 云平台相同 CPU 规格,如 1 vCPU,16GB 内存的情况下,ARM 实例比 x86 实例的价格低 15% 左右。...用户选择开启后,Milvus 和 Knowhere 2.x 会自动将大文件进行内存映射,从而可以在内存不足的情况下使用大索引数据。...3.1 MMap简介MMap(Memory-mapped files)是一种在操作系统中实现文件和内存之间映射的技术,通过 MMap 我们可以将一个文件的内容直接映射到进程的地址空间中,使得文件的内容在内存中可以被视为一段连续的内存区域...,而不必进行显式的文件读取或写入操作。

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    Linux阅码场 - Linux内核月报(2020年08月)

    .随着用户对硬件的遥测技术越来越感兴趣,这就要求工程师不仅要弄清楚硬件是如何 测量和收集数据的,还要清楚数据如何传输并且可视.这些通常都需要特殊工具来实现,这也就要求用户 管理多套不同的工具,以便在其系统上收集不同种类的监视数据...当前支持的缓解措施包括以下内容: 对于分配或处理内存的某些系统调用返回ENOMEM 减慢物理内存回收被消耗赶上的过程 向进程发送特定信号 杀死进程 4.2 huge vmalloc mappings 在定义了...并且客户机可以使用DAX直接映射这个物理内存区域,从而获得对主机上的文件数据的访问。 在非常多的情况下,这样做可以大大加快访问速度。...但是为了能够访问共享内存区域,对通用DAX基础架构和virtio也进行一些修改。...(译注:不同于Arm,Xen在x86上支持以下3种类型的客户机:PV Guest,HVM和PVH。下图是这三种类型的客户机推出时间线。

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    《编程千问》第七问:你了解大端和小端字节序吗?

    不同架构的计算机在通信时统一用大端字节序,确保数据的正确解析。 跨平台文件格式 一些文件格式(如 JPEG、BMP、MP3)使用大端存储数据,便于在不同平台间解析。...应用场景:常用于网络协议和某些文件格式,确保在不同系统间的数据传输时,字节顺序的一致性。 示例架构:IBM Power架构及多数网络协议(如TCP/IP)采用大端格式。...示例架构:x86和ARM架构普遍使用小端格式。 结论 了解字节序对于开发跨平台应用、网络通信和数据存储至关重要。选择合适的字节序可以提高系统的兼容性和性能。...这种设计方便了硬件对不同数据大小(如 8 位、16 位、32 位、64 位)的支持,因为小端序可以在内存起始地址直接获取所需的低位字节,避免额外的偏移计算。...多精度支持的复杂性:对于大端序,访问低精度数据(如 8 位、16 位)时,需要从高位字节中提取低位部分,增加了额外的地址和数据映射逻辑。 5.

    22010

    Linux内核的整体架构

    因为在计算机中,CPU资源是有限的,而众多的应用程序都要使用CPU资源,所以需要“进程调度子系统”对CPU进行调度管理。 进程调度子系统包括4个子模块(见下图),它们的功能如下: 1....Linux系统会在硬件物理内存和进程所使用的内存(称作虚拟内存)之间建立一种映射关系,这种映射是以进程为单位,因而不同的进程可以使用相同的虚拟内存,而这些相同的虚拟内存,可以映射到不同的物理内存上。...它用易懂、人性化的方法(文件和目录结构),抽象计算机磁盘、硬盘等设备上冰冷的数据块,从而使对它们的查找和访问变得容易。...我们对硬件设备的访问控制,也可以归纳为读取或者写入数据,因而可以用统一的文件操作接口访问。Linux内核就是这样做的,除了传统的磁盘文件系统之外,它还抽象出了设备文件系统、内存文件系统等等。...net/ —- 不包括网络设备驱动的网络子系统(3.5小节)。 ipc/ —- IPC(进程间通信)子系统。 arch// —- 体系结构相关的代码,例如arm, x86等等。

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    深入理解Linux Kernel内核整体架构(图文详解)

    因为在计算机中,CPU资源是有限的,而众多的应用程序都要使用CPU资源,所以需要“进程调度子系统”对CPU进行调度管理。 进程调度子系统包括4个子模块(见下图),它们的功能如下: 1....Linux系统会在硬件物理内存和进程所使用的内存(称作虚拟内存)之间建立一种映射关系,这种映射是以进程为单位,因而不同的进程可以使用相同的虚拟内存,而这些相同的虚拟内存,可以映射到不同的物理内存上。...它用易懂、人性化的方法(文件和目录结构),抽象计算机磁盘、硬盘等设备上冰冷的数据块,从而使对它们的查找和访问变得容易。...我们对硬件设备的访问控制,也可以归纳为读取或者写入数据,因而可以用统一的文件操作接口访问。Linux内核就是这样做的,除了传统的磁盘文件系统之外,它还抽象出了设备文件系统、内存文件系统等等。...net/ ---- 不包括网络设备驱动的网络子系统(3.5小节)。ipc/ ---- IPC(进程间通信)子系统。arch// ---- 体系结构相关的代码,例如arm, x86等等。

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