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来源:安卓阅读器app源码 时间:2024-12-24 10:35:50

1.剖析Linux内核源码解读之《配置与编译》
2.2024年度Linux6.9内核最新源码解读-网络篇-server端-第一步创建--socket
3.linux内核源码:内存管理——内存分配和释放关键函数分析&ZGC垃圾回收
4.简单概括Linux内核源码高速缓存原理(图例解析)
5.Linux内核源码解析---cgroup实现之整体架构与初始化
6.剖析Linux内核源码解读之《实现fork研究(一)》

linux 源码详解

剖析Linux内核源码解读之《配置与编译》

       Linux内核的码详配置与编译过程详解如下:

       配置阶段

       首先,从kernel.org获取内核源代码,码详如在Ubuntu中,码详可通过`sudo apt-get source linux-$(uname -r)`获取到,码详源码存放在`/usr/src/`。码详配置时,码详it服务管理系统 源码主要依据`arch//configs/`目录下的码详默认配置文件,使用`cp`命令覆盖`/boot/config`文件。码详配置命令有多种,码详如通过`.config`文件进行手动修改,码详但推荐在编译前进行系统配置。码详配置时注意保存配置,码详例如使用`/proc/config.gz`,码详以备后续需要。码详

       编译阶段

       内核编译涉及多种镜像类型,码详如针对ARM的交叉编译,常用命令是特定的。编译过程中,可能会遇到错误,需要针对具体问题进行解决。编译完成后,将模块和firmware(体系无关)分别存入指定文件夹,记得为某些硬件添加对应的firmware文件到`lib/firmware`目录。

       其他内容

       理解vmlinux、vmlinuz(zImage, bzImage, uImage)之间的关系至关重要。vmlinuz是压缩后的内核镜像,zImage和bzImage是vmlinuz的压缩版本,其中zImage在内存低端解压,而bzImage在高端解压。uImage是uBoot专用的,是在zImage基础上加上特定头信息的版本。

年度Linux6.9内核最新源码解读-网络篇-server端-第一步创建--socket

       深入解析年Linux 6.9内核的网络篇,从服务端的第一步:创建socket开始。理解用户空间与内核空间的交互至关重要。当我们在用户程序中调用socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0),实际上是触发了从用户空间到内核空间的系统调用sys_socket(),这是创建网络连接的关键步骤。

       首先,让我们关注sys_socket函数。这个函数在net/socket.c文件的位置,无论内核版本如何,都会调用__sys_socket_create函数来实际创建套接字,它接受地址族、类型、协议和结果指针。创建失败时,会返回错误指针。

       在socket创建过程中,参数解析至关重要:

       网络命名空间(net):隔离网络环境,每个空间有自己的配置,如IP地址和路由。

       协议族(family):如IPv4(AF_INET)或IPv6(AF_INET6)。瓜瓜丰城棋牌源码

       套接字类型(type):如流式(SOCK_STREAM)或数据报(SOCK_DGRAM)。

       协议(protocol):如TCP(IPPROTO_TCP)或UDP(IPPROTO_UDP),默认值自动选择。

       结果指针(res):指向新创建的socket结构体。

       内核标志(kern):区分用户空间和内核空间的socket。

       __sock_create函数处理创建逻辑,调用sock_map_fd映射文件描述符,支持O_CLOEXEC和O_NONBLOCK选项。每个网络协议族有其特有的create函数,如inet_create处理IPv4 TCP创建。

       在内核中,安全模块如LSM会通过security_socket_create进行安全检查。sock_alloc负责内存分配和socket结构初始化,协议族注册和动态加载在必要时进行。RCU机制保护数据一致性,确保在多线程环境中操作的正确性。

       理解socket_wq结构体对于异步IO至关重要,它协助socket管理等待队列和通知。例如,在TCP协议族的inet_create函数中,会根据用户请求找到匹配的协议,并设置相关的操作集和数据结构。

       通过源码,我们可以看到socket和sock结构体的关系,前者是用户空间操作的抽象,后者是内核处理网络连接的实体。理解这些细节有助于我们更好地编写C++网络程序。

       此外,原始套接字(如TCP、UDP和CMP)的应用示例,以及对不同协议的深入理解,如常用的IP协议、专用协议和实验性协议,是进一步学习和实践的重要部分。

linux内核源码:内存管理——内存分配和释放关键函数分析&ZGC垃圾回收

       本文深入剖析了Linux内核源码中的内存管理机制,重点关注内存分配与释放的关键函数,通过分析4.9版本的源码,详细介绍了slab算法及其核心代码实现。在内存管理中,slab算法通过kmem_cache结构体进行管理,利用数组的形式统一处理所有的kmem_cache实例,通过size_index数组实现对象大小与kmem_cache结构体之间的映射,从而实现高效内存分配。其中,关键的计算方法是通过查找输入参数的最高有效位序号,这与常规的0起始序号不同,从1开始计数。

       在找到合适的kmem_cache实例后,下一步是通过数组缓存(array_cache)获取或填充slab对象。若缓存中有可用对象,则直接从缓存分配;若缓存已空,企业oa系统源码会调用cache_alloc_refill函数从三个slabs(free/partial/full)中查找并填充可用对象至缓存。在对象分配过程中,array_cache结构体发挥了关键作用,它不仅简化了内存管理,还优化了内存使用效率。

       对象释放流程与分配流程类似,涉及数组缓存的管理和slab对象的回收。在cache_alloc_refill函数中,关键操作是检查slab_partial和slab_free队列,寻找空闲的对象以供释放。整个过程确保了内存资源的高效利用,避免了资源浪费。

       总结内存操作函数概览,栈与堆的区别是显而易见的。栈主要存储函数调用参数、局部变量等,而堆用于存放new出来的对象实例、全局变量、静态变量等。由于堆的动态分配特性,它无法像栈一样精准预测内存使用情况,导致内存碎片问题。为了应对这一挑战,Linux内核引入了buddy和slab等内存管理算法,以提高内存分配效率和减少碎片。

       然而,即便使用了高效的内存管理算法,内存碎片问题仍难以彻底解决。在C/C++中,没有像Java那样的自动垃圾回收机制,导致程序员需要手动管理内存分配与释放。如果忘记释放内存,将导致资源泄漏,影响系统性能。为此,业界开发了如ZGC和Shenandoah等垃圾回收算法,以提高内存管理效率和减少内存碎片。

       ZGC算法通过分页策略对内存进行管理,并利用“初始标记”阶段识别GC根节点(如线程栈变量、静态变量等),并查找这些节点引用的直接对象。此阶段采用“stop the world”(STW)策略暂停所有线程,确保标记过程的准确性。接着,通过“并发标记”阶段识别间接引用的对象,并利用多个GC线程与业务线程协作提高效率。在这一过程中,ZGC采用“三色标记”法和“remember set”机制来避免误回收正常引用的对象,确保内存管理的精准性。

       接下来,ZGC通过“复制算法”实现内存回收,拖拽建站源码下载将正常引用的对象复制到新页面,将旧页面的数据擦除,从而实现内存的高效管理。此外,通过“初始转移”和“并发转移”阶段进一步优化内存管理过程。最后,在“对象重定位”阶段,完成引用关系的更新,确保内存管理过程的完整性和一致性。

       通过实测,ZGC算法在各个阶段展现出高效的内存管理能力,尤其是标记阶段的效率,使得系统能够在保证性能的同时,有效地管理内存资源。总之,内存管理是系统性能的关键因素,Linux内核通过先进的算法和策略,实现了高效、灵活的内存管理,为现代操作系统提供稳定、可靠的服务。

简单概括Linux内核源码高速缓存原理(图例解析)

       高速缓存(cache)概念和原理涉及在处理器附近增加一个小容量快速存储器(cache),基于SRAM,由硬件自动管理。其基本思想为将频繁访问的数据块存储在cache中,CPU首先在cache中查找想访问的数据,而不是直接访问主存,以期数据存放在cache中。

       Cache的基本概念包括块(block),CPU从内存中读取数据到Cache的时候是以块(CPU Line)为单位进行的,这一块块的数据被称为CPU Line,是CPU从内存读取数据到Cache的单位。

       在访问某个不在cache中的block b时,从内存中取出block b并将block b放置在cache中。放置策略决定block b将被放置在哪里,而替换策略则决定哪个block将被替换。

       Cache层次结构中,Intel Core i7提供一个例子。cache包含dCache(数据缓存)和iCache(指令缓存),解决关键问题包括判断数据在cache中的位置,数据查找(Data Identification),地址映射(Address Mapping),替换策略(Placement Policy),以及保证cache与memory一致性的问题,即写入策略(Write Policy)。

       主存与Cache的地址映射通过某种方法或规则将主存块定位到cache。映射方法包括直接(mapped)、全相联(fully-associated)、一对多映射等。直接映射优点是地址变换速度快,一对一映射,hadoop如何看源码替换算法简单,但缺点是容易冲突,cache利用率低,命中率低。全相联映射的优点是提高命中率,缺点是硬件开销增加,相应替换算法复杂。组相联映射是一种特例,优点是提高cache利用率,缺点是替换算法复杂。

       cache的容量决定了映射方式的选取。小容量cache采用组相联或全相联映射,大容量cache采用直接映射方式,查找速度快,但命中率相对较低。cache的访问速度取决于映射方式,要求高的场合采用直接映射,要求低的场合采用组相联或全相联映射。

       Cache伪共享问题发生在多核心CPU中,两个不同线程同时访问和修改同一cache line中的不同变量时,会导致cache失效。解决伪共享的方法是避免数据正好位于同一cache line,或者使用特定宏定义如__cacheline_aligned_in_smp。Java并发框架Disruptor通过字节填充+继承的方式,避免伪共享,RingBuffer类中的RingBufferPad类和RingBufferFields类设计确保了cache line的连续性和稳定性,从而避免了伪共享问题。

Linux内核源码解析---cgroup实现之整体架构与初始化

       cgroup在年由Google工程师开发,于年被融入Linux 2.6.内核。它旨在管理不同进程组,监控一组进程的行为和资源分配,是Docker和Kubernetes的基石,同时也被高版本内核中的LXC技术所使用。本文基于最早融入内核中的代码进行深入分析。

       理解cgroup的核心,首先需要掌握其内部的常用术语,如子系统、层级、cgroupfs_root、cgroup、css_set、cgroup_subsys_state、cg_cgroup_link等。子系统负责控制不同进程的行为,例如CPU子系统可以控制一组进程在CPU上执行的时间占比。层级在内核中表示为cgroupfs_root,一个层级控制一批进程,层级内部绑定一个或多个子系统,每个进程只能在一个层级中存在,但一个进程可以被多个层级管理。cgroup以树形结构组织,每一棵树对应一个层级,层级内部可以关联一个或多个子系统。

       每个层级内部包含的节点代表一个cgroup,进程结构体内部包含一个css_set,用于找到控制该进程的所有cgroup,多个进程可以共用一个css_set。cgroup_subsys_state用于保存一系列子系统,数组中的每一个元素都是cgroup_subsys_state。cg_cgroup_link收集不同层级的cgroup和css_set,通过该结构可以找到与之关联的进程。

       了解了这些概念后,可以进一步探索cgroup内部用于结构转换的函数,如task_subsys_state、find_existing_css_set等,这些函数帮助理解cgroup的内部运作。此外,cgroup_init_early和cgroup_init函数是初始化cgroup的关键步骤,它们负责初始化rootnode和子系统的数组,为cgroup的使用做准备。

       最后,需要明确Linux内一切皆文件,cgroup基于VFS实现。内核启动时进行初始化,以确保系统能够正确管理进程资源。cgroup的初始化过程分为早期初始化和常规初始化,其中早期初始化用于准备cpuset和CPU子系统,确保它们在系统运行时能够正常工作。通过这些步骤,我们可以深入理解cgroup如何在Linux内核中实现资源管理和进程控制。

剖析Linux内核源码解读之《实现fork研究(一)》

       Linux内核源码解析:深入探讨fork函数的实现机制(一)

       首先,我们关注的焦点是fork函数,它是Linux系统创建新进程的核心手段。本文将深入剖析从用户空间应用程序调用glibc库,直至内核层面的具体过程。这里假设硬件平台为ARM,使用Linux内核3..3和glibc库2.版本。这些版本的库和内核代码可以从ftp.gnu.org获取。

       在glibc层面,针对不同CPU架构,进入内核的步骤有所不同。当glibc准备调用kernel时,它会将参数放入寄存器,通过软中断(SWI) 0x0指令进入保护模式,最终转至系统调用表。在arm平台上,系统调用表的结构如下:

       系统调用表中的CALL(sys_clone)宏被展开后,会将sys_clone函数的地址放入pc寄存器,这个函数实际由SYSCALL_DEFINEx定义。在do_fork函数中,关键步骤包括了对父进程和子进程的跟踪,以及对子进程进行初始化,包括内存分配和vfork处理等。

       总的来说,调用流程是这样的:应用程序通过软中断触发内核处理,通过系统调用表选择并执行sys_clone,然后调用do_fork函数进行具体的进程创建操作。do_fork后续会涉及到copy_process函数,这个函数是理解fork核心逻辑的重要入口,包含了丰富的内核知识。在后续的内容中,我将深入剖析copy_process函数的工作原理。

Linux内核源码解析---mount挂载原理

       Linux磁盘挂载命令"mount -t xxx /dev/sdb1 abc/def/"的底层实现原理非常值得深入了解。从内核初始化的vfsmount开始说起。

       内核初始化过程中,主要关注"main.c"中的vfs_caches_init函数,这个方法与mount紧密相连。接着,跟进"mnt_init"和"namespace.c",关键在于最后的三个函数,它们控制了挂载过程的实现。

       在"mount.c"中,sysfs_fs_type结构中包含了获取超级块的函数指针,而"init_rootfs"则注册了rootfs类型的文件系统。挂载系统调用sys_mount中的dev_name, dir_name和type参数,分别对应设备名称、挂载目录和文件系统类型。

       "do_mount"方法通过path_lookup收集挂载目录信息,创建nameidata结构,然后调用do_add_mount进行实际挂载。这个过程涉及do_kern_mount和graft_tree,尽管具体实现较为复杂,但核心在于创建vfsmount并将其与namespace关联。

       在"graft_tree"中的判断逻辑中,vfsmount被创建并与其父mount和挂载目录的dentry建立关系。在"attach_mnt"方法中,新vfsmount与现有结构关联,设置挂载点和父vfsmount,最终形成挂载的概念,即为设备分配vfsmount,并将其与指定目录和vfsmount结合,成为vfs系统的一部分。

Linux内核源码分析:Linux进程描述符task_ struct结构体详解

       Linux内核通过一个task_struct结构体来管理进程,这个结构体包含了一个进程所需的所有信息。它定义在include/linux/sched.h文件中,包含许多字段,其中state字段表示进程的当前状态。常见的状态包括运行、阻塞、等待信号、终止等。进程状态的切换和原因可通过内核函数进行操作。PID是系统用来唯一标识正在运行的每个进程的数字标识,tgid成员表示线程组中所有线程共享的PID。进程内核栈用于保存进程在内核态执行时的临时数据和上下文信息,通常为几千字节。内核将thread_info结构与内核态线程堆栈结合在一起,占据连续的两个页框,以便于访问线程描述符和栈。获取当前运行进程的thread_info可通过esp栈指针实现。thread_info结构包含task字段,指向进程控制块(task_struct)。task_struct结构体的flags字段用于记录进程标记或状态信息,如创建、超级用户、核心转储、信号处理、退出等。而real_parent和parent成员表示进程的亲属关系,用于查找和处理进程树中的亲属关系。

Linux下源码安装的经验详解

       在linux下安装软件,难免会碰到需要源码安装的,而就是这简简单单的./configure、make、sudo make install三步,却让不少人头疼不已,这里以安装X为例具体介绍下我在安装时的一点小经验,以便共同学习,共同进步!

       首先,我们要做些准备工作,源码安装少不了这几个工具pkg-config、libtool、autoconf和automake(当然,还有更基础的,像zlib、m4等,这里就略过啦),其中,pkg-config是相对比较重要的,它就是向configure程序提供系统信息的程序,如软件的版本、库的版本以及库的路径等信息,这些只是在编译期间使用。你可以打开/usr/lib/pkgconfig下任意一个.pc文件,就会发现类似下面的信息(X的pc文件):

       prefix=/usr

       exec_prefix=${ prefix}

       libdir=${ exec_prefix}/lib

       includedir=${ prefix}/include

       xthreadlib=-lpthread

       Name: X

       Description: X Library

       Version: 1.3.3

       Requires: xproto kbproto

       Requires.private: xcb = 1.1.

       Cflags: -I${ includedir}

       Libs: -L${ libdir} -lX

       Libs.private: -lpthread

       configure就是靠着这些信息来判断软件版本是否符合要求的。接着来看看pkg-config是怎样工作的,缺省情况下,pkg-config首先在usr/lib/pkgconfig/中查找相关包(譬如x)对应的相应的文件(x.pc),若没有找到,它也会到PKG_CONFIG_PATH这个环境变量所指定的路径下去找,若是还没有找到,它就会报错。所以这里就可以得到一些解决configure时提示**库未找到的办法了,先用命令ldconfig -p | grep 库名来分析该库是否安装及其路径,若返回空,则说明该库确实未安装,否则,可以根据该命令的返回结果找到库的安装地点,然后设置其环境变量,命令如下:

       export PKG_CONFIG_PATH=软件位置/lib/pkgconfig:$PKG_CONFIG_PATH,这里有个常识,软件安装后,.pc文件都是在安装目录下的lib/pkgconf中的。这样只会在当前命令窗口有效,当然,你也可以修改home文件夹下的.bashrc文件(带.的文件为隐藏文件,可以用命令vi .bashrc编辑),在文件末尾加上上面那句命令,重新登录即可。其他的几个在linux下也是不可或缺的,libtool为管理library时使用,没装的话错误提示如下:possibly undefined macro:AC_PROG_LIBTOOL。而autoconf和automake可以用于在某些没有configure的文件的源码包安装时使用(pixman就是个典型的例子,安装了二者后直接./autogen.sh就可以安装了)。

       准备工作做好后,就可以安装了,具体全部命令如下:

       tar vxf libX-6.2.1.tar.gz

       cd libX-6.2.1

       mkdir X-build

       cd X-build

       ../configure prefix=/usr/local/XR6

       make

       echo $

       sudo make install

       这里有一些好的安装习惯可以积累一下:1、建立一个临时编译目录,本例中为X-build,这样可以再安装完成后删除该目录,进而可以节省空间,而且保持了源码目录的整洁;2、安装到指定目录,本例中为/usr/local/XR6,最好把几个相关的安装在同一文件夹下,如这里的XR6文件夹,这样便于管理,否则全部默认安装在/usr/local下,很杂乱;3、编译完成后做检查,本例为echo $,表示检查上一条命令的退出状态,程序正常退出返回0,错误退出返回非0,也可以使用make check,主要为了防止make失败后直接install,进而出现了一些莫名其妙的错误。这里还介绍一种更方便快捷的安装方法,用将安装命令连接起来,如../configure prefix=**makesudo make install,这样,只有在前面的命令执行正确的情况下,后面的任务才会执行,多方便!

       除此之外,安装之前可以阅读下源码包中的readme和install等文档,往往有所需软件及其下载地址,还包括一些安装技巧和配置选项。另外,在configure前,先输入configure help,可以查看有哪些选项可以添加。还有几个关系安装成功的东西就是ldconfig了,在安装时如果提示找不到某个库或者在编译时提示找不到**.so文件,就要用到它了,最简单的解决办法就是sudo gedit /etc/ld.so.conf,在文件中加入**.so文件所在路径,再运行一下ldconfig就可以了,但是我对这个东西有阴影,不知道是因为用了虚拟机还是其他的原因,有7、8次我在运行完ldconfig后,Ubuntu就没办法打开任何窗口了,直接关机重启就更是进不去系统了,崩溃之,不知道有没有高手有解决办法。在这里提供一种代替ldconfig的办法,就是export LD_LIBRARY_PATH=*.so文件地址:$LD_LIBRARY_PATH,用它我就舒心多了,也就是麻烦点,哥忍了,总比系统崩溃强多了吧,呵呵!其实,在configure时碰到问题,你应该庆幸,因为你可以根据它很明显的提示找到缺失的东西装上,在配置下pkgconfig和ldconfig基本上就可以搞定了,但是make的时候就没那么简单了。

       编译时提示最多的就是**东西未找到了,要么是库文件,要么是头文件,库文件用上面的ldconfig基本上就可以搞定,头文件的话需要配置包含的路径,和库的类似,命令如下:

       export LD_INCLUDE_PATH=/usr/local/include:$LD_INCLUDE_PATH

       在这个时候最重要的就是淡定了,循着丫的error往上找,像No such file or directory这样的错误提示肯定就在附近,找到了,include之就可以咯!