一. linux内核简介 1. linux简介 1.1 unix的特点 unix很简洁，仅提供几百个系统调用，并有非常明确的设计目的 unix所有东西都当作文件对待，这种抽象使对数据和设备都通过一套相同的系统调用接口进行...内核用C语言编写，移植能力很强 进程创建迅速，独特的fork调用 提供了简洁但是稳定的进程间通讯原语 1.2 unix和linux linux克隆unix，但不是unix linux借鉴了unix很多的设计...，并且实现了 unix的api linux没有直接使用unix的源代码，但完整表达了unix的设计目标并保证编程接口一致 2....线程在linux中的实现 4.1 liunx线程概述 一组线程共享进程内的内存地址空间，打开的文件和其他资源 线程机制支持并发程序设计技术，多处理器上保证真正的并行处理 linux实现线程的机制非常独特...调度算法 3.1 概述 linux调度程序定义与kernel/sched.c 2.5版本内核重写调度算法，和以前版本区别很大，实现以下目标 充分实现O（1）调度，不管多少进程或什么输入，每个算法能在恒定时间内完成
《Linux内核设计与实现》第3版，英文版已经出版，中文版即将出版。...本书基于linux 2．6介绍了linux内核的设计与实现，涵盖了从核心内核系统的应用到内核设计与实现等各方面内容，主要内容包括：进程管理、调度、时间管理和定时器、系统调用接口、内存寻址、内存管理、页缓存...本书详细描述了linux内核的主要子系统和特点，包括其设计、实现和接口，既介绍理论也讨论具体应用，填补了linux内核理论和实践细节之间的鸿沟。...能够带领读者快速走进linux内核世界，真正开发内核代码。 如果你是一名linux内核爱好者，本书的内容可以帮助你大显身手。如果你是一名普通程序员，本书的内容将会拓宽你的编程思路。...就我们的经验，内核初学者（不是编程初学者）可以从这本书着手，对内核各个核心子系统有个整体把握，包括它们提供什么样的服务，为什么要提供这样的服务，又是怎样实现的。
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； 在简单翻了一遍之后，带着如下几个疑问，整理了下相关知识点： 1、内核是什么时候加载运行的； 2、...根据《Linux内核设计与实现》说明，CPU在某个任何特定的时间点上的活动必然概括为下列三种之一： 运行于用户空间，执行用户进程； 运行于内核空间，处于进程上下文，代表某个特定的进程执行； 运行于内核空间...Linux设备驱动作为一个linux内核模块存在，模块都有2个接口函数，模块初始化函数和模块退出函数。 上面提到的驱动程序的注册。一般是由模块初始化函数来实现的。...()、exit(); Linux的进程创建时使用到写时拷贝的技术(copy-on-write)页实现。...（2）存储微页的转换表。 MMU/Cache line CPU L1/L2高速缓存 页高速缓存：Linux内核实现的磁盘缓存，主要用来减少对磁盘的I/O操作。
1、虚拟处理器、虚拟内存：让进程感觉自己拥有所有 image.png 2、进程上限，cat /proc/sys/kernel/pid_max 3、进程的五种状态 image.png set_task_state...(task,state); 4、每个进程都有一个父进程 image.png 5、进程的创建：fork() exec() image.png 6、写时拷贝COW image.png 7、线程和进程的区别不大...image.png 8、孤儿进程，父进程先关掉，再设置一个父进程，如果没有，设置init image.png 9、2.6内核后进程调度算法CFS:完全公平调度算法 10、进程分为IO消耗型和处理器消耗型...image.png image.png 13、与调度相关的系统调用 image.png 14、系统调用在用户空间进程和硬件设备之间添加了一个中间层 image.png 15、中断 image.png...18、加锁 image.png 19、定时器与时间管理 20、slab?? 21、虚拟文件系统：VFS 22、IO调度 23、页高速缓存和页回写
什么是Linux内核 Linux系统的基础包括内核、C库、编译器、工具集和系统的基本工具，比如登陆程序和shell。当我们说到Linux这个词时，一般指的是Linux内核。...，就是通过这个位置去实现的；在最后还有一个缓冲区buffer，那么为什么要有buffer缓冲区呢，其实这是为了提高读写的效率，把读写的内容先放到缓冲区，这样就可以实现一次读写更多的内容。...单内核与微内核 单内核是指把内核从整体上作为一个单独的大过程来实现，并同时运行在一个单独的地址空间。内核通常以单个静态的二进制文件形式存放在磁盘，所有内核服务都在这样一个大内核空间运行。...Linux内核是一个单内核，它运行在单独的内核地址空间，但是它汲取了微内核的精华，相对于Unix内核，Linux内核有很多新的特性： Linux支持动态加载内核模块。...； 内核版本号与开发者社区 Linux内核版本号总共包含三个数字，用 .
具体的实现方式基本都是由操作系统将虚拟地址空间划分为两部分，一部分为内核空间，另一部分为用户空间。...为什么需要区分内核空间与用户空间 在 CPU 的所有指令中，有些指令是非常危险的，如果错用，将导致系统崩溃，比如清内存、设置时钟等。...对于 Linux 来说，通过区分内核空间和用户空间的设计，隔离了操作系统代码(操作系统的代码要比应用程序的代码健壮很多)与应用程序代码。...所以说，Linux 中每个进程有两个栈，分别用于用户态和内核态。 下图简明的描述了用户态与内核态之间的转换： ?...其实，不光是 Linux，Windows 操作系统的设计也是大同小异。 总结 现代的操作系统大都通过内核空间和用户空间的设计来保护操作系统自身的安全性和稳定性。
目前Linux内核主线不支持软实时，而是使用下面2个仓库存放和Linux内核主线的版本对应的实时内核的源代码。...(3)如果使用内核线程执行中断处理函数，那么原来禁止硬中断的临界区不需要禁止硬中断，为了兼顾非实时内核和实时内核，引入本地锁，非实时内核把本地锁映射到禁止内核抢占和禁止硬中断，实时内核把本地锁映射到基于实时互斥锁实现的自旋锁...(3)在实时内核中大多数禁止内核抢占的临界区可以变成可抢占的，为了兼顾非实时内核和实时内核，引入本地锁，非实时内核把本地锁映射到禁止内核抢占和禁止硬中断，实时内核把本地锁映射到使用实时互斥锁实现的自旋锁...在非实时内核中，rwlock和raw_rwlock完全相同。 选择rwlock和raw_rwlock的原则，与选择spinlock和raw_spinlock的原则相同。...https://mp.weixin.qq.com/s/U9okzKGuhKlSZyeKmI4Q4g (10)Linux硬实时和Preempt-RT补丁(中断、软中断、调度、内存与调试)，https://
因此需要一种更高效地管理定时器的数据结构和算法，这里结合Linux内核中基于时间轮的定时器管理器的具体实现，介绍一种基于时间轮的定时器管理算法。图1为时间轮的基本结构： ?...； 3）如果t-ts/si>= 8（当然要小于64，否则又溢出），则以t-ts/si的高3位作为索引加入外轮； 二级时间轮检查时间到的算法与单机时间轮类似，不同的地方就是当内轮的所有时间槽都时间到后，要把外轮的时间槽链表迁移到内轮...以上面的例子为例，如果二级时间轮都是3位二进制编码（8个时间槽），那么总共可以管理的时间范围为0 ~ 63，即64种Timeout的定时器。 Linux内核采用多级时间轮。...事实上，它的实现是一个很好的空间换时间软件算法。参考Linux的实现，具体代码如下： 首先定义如下宏: ? 2....基于Linux内核的时间轮实现代码，可以在应用程序层面实现一个基于时间轮的管理器。部分代码如下所示： ? ? ? ? TimerManager 类的定义如下: ? ?
在《Linux 内核调试利器 | kprobe 的使用》一文中，我们介绍过怎么使用 kprobe 来追踪内核函数，而本文将会介绍 kprobe 的原理和实现。...kprobe模块哈希表 我们在《Linux 内核调试利器 | kprobe 的使用》一文中介绍过，一个 kprobe 模块是由一个 struct kprobe 结构来描述的。...注册 kprobe 实例 在《Linux 内核调试利器 | kprobe 的使用》一文中介绍过，编写好的 kprobe 模块需要通过调用 register_kprobe() 函数来注册到内核。...为了解决这个问题，Linux 内核使用单步调试模式来处理这种情况。...总结 本文主要介绍了 kprobe 的原理与实现，正如本文开始时所说，kprobe 机制的细节很多，所以本文不可能对所有细节进行分析。
Linux kprobes调试技术是内核开发者们专门为了便于跟踪内核函数执行状态所设计的一种轻量级内核调试技术。...本文首先简单描述这3种探测技术的原理与区别，然后主要围绕其中的kprobe技术进行分析并给出一个简单的实例介绍如何利用kprobe进行内核函数探测，最后分析kprobe的实现过程（jprobe和kretprobe...内核源码：Linux-4.1.15 实验环境：CentOS（x86_64）、树莓派1b 一、kprobes技术背景 开发人员在内核或者模块的调试过程中，往往会需要要知道其中的一些函数有无被调用、何时被调用...int enable_kprobe(struct kprobe *kp) //恢复指定探测点的探测 1.2、用例kprobe_example.c分析与演示 该用例函数非常简单，它实现了内核函数...五、总结 kprobes内核探测技术作为一种内核代码的跟踪及调试手段，开发人员可以动态的跟踪内核函数的执行，相较与传统的添加内核日志等调试手段，它具有操作简单，使用灵活，对原始代码破坏小等多方面优势。
获取内核源码 在Linux内核官方网站即可下载最新Linux源码 http://www.kernel.org 我们一般应该下载最新的稳定版本Linux内核源码进行学习。...安装内核与操作系统体系结构和启动引导工具（boot loader）相关，按照要求将内核映像拷贝到适当位置。这个过程可能需要把某个模块拷贝到指定目录，并且需要编译相应的配置文件，建立启动项等等。...但是大部分C库函数都已经在内核中实现了，只要包含相应头文件就可以调用，比如字符串操作函数库 lib/string.c，头文件为。...在内核编程时，所用的头文件都是源码树的内核头文件，内核源码文件不能包含外部头文件。 在内核中也有一些C库函数并没有实现，比如 printf() 函数，但是内核中实现了一个叫 printk() 的函数。...Linux是一个可移植的操作系统，也就是说大部分C代码应该与体系结构无关，在各种不同体系结构的计算机上都能编译和执行，这就意味着，必须把体系结构相关的代码从内核代码树的特定目录中分离出来。
Linux kprobes调试技术是内核开发者们专门为了便于跟踪内核函数执行状态所设计的一种轻量级内核调试技术。...本文首先简单描述这3种探测技术的原理与区别，然后主要围绕其中的kprobe技术进行分析并给出一个简单的实例介绍如何利用kprobe进行内核函数探测，最后分析kprobe的实现过程（jprobe和kretprobe...腾讯T6-9首发“Linux内核源码嵌入式开发进阶笔记”，差距不止一点点哦 一、kprobes技术背景 开发人员在内核或者模块的调试过程中，往往会需要要知道其中的一些函数有无被调用、何时被调用、执行是否正确以及函数的入参和返回值是什么等等...内核学习网站： Linux内核源码/内存调优/文件系统/进程管理/设备驱动/网络协议栈 二、kprobe原理 下面来介绍一下kprobe是如何工作的。...int enable_kprobe(struct kprobe *kp) //恢复指定探测点的探测 1.2、用例kprobe_example.c分析与演示 该用例函数非常简单，它实现了内核函数
，而在main.c函数的后面直接调用了printf函数，我们可以看下printf函数的参数是如何使用的。...和NR_BUFFERS*BLOCK_SIZE都为int类型； 以前已经分析过可变参数的一系列实现函数va函数。...我们先不管write函数的实现，首先来看vsprint。...str-buf;//返回值为字符串的长度 142 这样我们就实现了根据fmt中的格式转换符将可变参数转换到相应的格式，利用write函数进行输出的目的。...分析同上 而write函数跟fork函数一样是由_syscall*来实现的，内嵌汇编就不多解释了，直接展开就行 write.c _syscall3(int,write,int,fd,const char
ECMP在不同版本的Linux内核实现方式不一样，总体上可分为4个阶段。 内核版本ECMP功能< Pre kernel v2.2无ECMP。...ECMP_3.6.11.png 3.6.11的路由选择流程大体上与3.5.7的类似，主要是去掉了Route Cache，同时“fib_select_multipath()”函数实现保持不变...ECMP_kernel_4_4_163.png 4.4.163的路由选择流程大体上与3.6.11的一致，前面说了，在4.4版本中Per-flow类型的ECMP又回来了，是如何实现的呢？.... */ res->nh_sel = 0; } ``` ECMP在Linux内核的实现的关键变更历史。...时间：1997.11 版本：Pre kernel v2.2 事件：“IPV4 ECMP”实现被加入内核。
Linux内核调试技术——kprobe使用与实现（一） Linux内核调试技术——kprobe使用与实现（二） Linux内核调试技术——kprobe使用与实现（三） Linux内核调试技术——kprobe...使用与实现（四） Linux内核调试技术——kprobe使用与实现（五）-触发kprobe探测和回调 前文中，从register_kprobe函数注册kprobe的流程已经看到，用户指定的被探测函数入口地址处的指令已经被替换成架构相关的...由于不同架构实现存在差别，下面来分析x86架构的实现： ? ?...arm定义特殊未处理指令回调函数不同，这里的do_int3要通用的多，并不是单独为kprobe所设计的。...和单步执行时会有选择的重新开启内核抢占。
1、jprobe使用实例 使用jprobe探测函数的入参值，需要编写内核模块。...同kprobe一样，内核同样提供了jprobe的实例程序jprobe_example.c（位于sample/kprobes目录），该程序实现了探测do_fork函数入参的功能，用户可以以它为模板来探测其他函数...在分析jprobe_example.c之前先熟悉一下jprobe的基本结构与API接口。 1.1、jprobe结构体与API介绍 struct jprobe结构体定义如下： ?...2、jprobe实现分析 jpeobe的实现基于kprobe，在其基础之上分析它的实现，述主要包括jprobe注册流程和触发探测流程，涉及kprobe的部分不再详细描。...3、总结 jprobe探测技术基于kprobe实现，是kprobes三种探测技术中的第二种，内核开发人员可以用它来探测内核函数的调用以及调用时的入参值，使用非常方便。
Linux kprobes调试技术是内核开发者们专门为了便于跟踪内核函数执行状态所设计的一种轻量级内核调试技术。...而利用kprobes技术，用户可以定义自己的回调函数，然后在内核或者模块中几乎所有的函数中（有些函数是不可探测的，例如kprobes自身的相关实现函数，后文会有详细说明）动态的插入探测点，当内核执行流程执行到指定的探测函数时...由于gcc可能会自动将某些函数优化为内联函数，因此可能无法达到用户预期的探测效果； 4、一个探测点的回调函数可能会修改被探测函数运行的上下文，例如通过修改内核的数据结构或者保存与struct pt_regs...下面来分别介绍： 1、编写kprobe探测模块 内核提供了一个struct kprobe结构体以及一系列的内核API函数接口，用户可以通过这些接口自行实现探测回调函数并实现struct kprobe结构...int enable_kprobe(struct kprobe *kp) //恢复指定探测点的探测 1.2、用例kprobe_example.c分析与演示 该用例函数非常简单，它实现了内核函数
Linux内核调试技术——kprobe使用与实现（一） 在上一篇文章中介绍了内核加载的方式使用kprobe的方法，现在介绍一下使用debugfs接口使用kprobe的方法。...kprobes//enabled 过滤接口： /sys/kernel/debug/tracing/events/kprobes//filter 其中配置属性文件用于用户配置要探测的函数以及探测的方式与参数...下面来看看各个属性文件的常用操作方式（其中具体格式和参数方面的细节可以查看内核的Documentation/trace/kprobetrace.txt文件，描述非常详细）： 1、kprobe_events...，第二个是进程PID，触发kprobe的时候记录的。...FUNCTION就是触发的那个kprobe的名字，后面括号里是触发的时候代码位置，如果是“r”类型的kprobe，会显示返回到了什么代码位置。代码位置中的行号是反汇编对应的行号。
Linux内核调试技术——kprobe使用与实现（一） Linux内核调试技术——kprobe使用与实现（二） Linux内核调试技术——kprobe使用与实现（三） Linux内核调试技术——kprobe...使用与实现（四）--kprobe内核注册过程 kprobe探测模块调用register_kprobe向kprobe子系统注册一个kprobe探测点实例，代码路径kernel/kprobes.c ?...其中第二点中的blacklist黑名单指的是实现kprobes的关键代码路径，只有不在该黑名单中的函数才可以被探测： ?...，看一下x86架构的实现： ?...函数的实现仅仅是一段打印后就立即触发BUG_ON。
Linux内核介绍 Linux内核是一种开源操作系统内核，它是基于Unix系列操作系统的设计思想和原则。...与其他操作系统内核相比，Linux内核具有很多特点，例如高度可定制、模块化设计、强大的网络支持、多处理器支持、安全性、稳定性等。...在Linux内核中，各种设备和功能都采用模块化设计，这使得内核可以灵活扩展，只需加载必要的模块即可实现所需功能。...总体来说，Linux内核是一个高度可定制的、功能丰富的、稳定的操作系统内核，其开放源代码和广泛的社区支持使其成为开发者和用户的首选之一。 2....Linux内核编译 首先准备一台Linux机器，查看内核版本：uname -r 根据获取的linux kernel版本，在www.kernel.org上面下载合适的kernel版本。
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