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1.Linux内核源码分析：Linux内核版本号和源码目录结构
2.linux源码中的码结struct pt_regs数据结构是干什么的？
3.linux文件操作内核源码解密
4.Linux源代码有多庞大一探究竟linux源码有多大
5.简单概括Linux内核源码高速缓存原理（图例解析）
6.linux内核源码 -- list链表

Linux内核源码分析：Linux内核版本号和源码目录结构

       深入探索Linux内核世界：版本号与源码结构剖析

       Linux内核以其卓越的稳定性和灵活性著称，版本号的码结精心设计彰显其功能定位。Linux采用xxx.yyy.zzz的码结格式，其中yy代表驱动和bug修复，码结zz则是码结修订次数的递增。主版本号（xx）与次版本号（yy）共同描绘了核心功能的码结expma源码编写大致轮廓，而修订版（zz）则确保了系统的码结稳定性与可靠性。

       Linux源码的码结结构犹如一座精密的城堡，由多个功能强大的码结模块构成。首先，码结arch目录下包含针对不同体系结构的码结代码，比如RISC-V和x的码结虚拟地址翻译，是码结内核与硬件之间的重要桥梁。接着，码结block与drivers的码结区别在于，前者封装了通用的块设备操作，如读写，而后者则根据特定硬件设备分布在各自的子目录中，如GPIO设备在drivers/gpio。

       为了保证组件来源的可信度和系统安全，certs目录存放认证和签名相关的代码，预先装载了必要的证书。从Linux 2.2版本开始，内核引入动态加载模块机制，fs和net目录下的代码分别支持虚拟文件系统和网络协议，这大大提升了灵活性，但同时也对组件验证提出了更高要求，以防止恶意代码的入侵。

       内核的安全性得到了进一步加强，crypto目录包含了各种加密算法，如AES和DES，它们为硬件驱动提供了性能优化。同时，内核还采用了压缩算法，如LZO和LZ4，以减小映像大小，提升启动速度和内存利用效率。

       文档是理解内核运作的关键，《strong>Documentation目录详尽地记录了模块的功能和规范。此外，include存储内核头文件，init负责初始化过程，varhandle源码IPC负责进程间通信，kernel核心代码涵盖了进程和中断管理，lib提供了通用库函数，而mm则专注于内存管理。网络功能则在net目录下，支持IPv4和TCP/IPv6等协议。

       内核的实用工具和示例代码在scripts和samples目录下，而security则关注安全机制，sound负责音频驱动，tools则存放开发和调试工具，如perf和kconfig。用户内核源码在usr目录，虚拟化支持在virt，而LICENSE目录保证了源码的开放和透明。

       最后，Makefile是编译内核的关键，README文件则包含了版本信息、硬件支持、安装配置指南，以及已知问题、限制和BUG修复等重要细节。这份详尽的指南是新用户快速入门Linux内核的绝佳起点。

       通过深入研究这些目录，开发者和爱好者可以更全面地理解Linux内核的运作机制，从而更好地开发、维护和优化这个强大的操作系统。[原文链接已移除，以保护版权]

linux源码中的struct pt_regs数据结构是干什么的？

       该结构体描述了在执行系统调用时，用户态下的CPU寄存器在核心态的栈中的保存情况。

       通过这个参数，sys_execve能获得保存在用户空间的以下信息：可执行文件路径的指针（regs.ebx中）、命令行参数的指针（regs.ecx中）和环境变量的指针（regs.edx中）。

linux文件操作内核源码解密

       在Linux编程中，文件操作是基础且重要的部分。开发者们常会遇到忘记关闭文件、子进程对父进程文件操作、以及socket连接问题等疑问。其实，一切在Linux内核看来，都归结为文件操作。让我们一起探索内核如何处理这些文件操作，源码映像理解背后的结构和机制。

       首先，文件在内核中有三个关键结构体：struct files_struct（打开文件信息表）、struct fdtable（文件描述符表）和struct file（打开文件对象）。这三个结构体共同构成了应用程序与内核交互的桥梁。当进程打开文件时，内核会通过这三个结构体进行管理。

       当一个进程打开多个文件时，struct files_struct存储了所有打开的文件信息，而文件描述符fd通过它指向struct file。单进程使用dup或fork子进程时，文件对象会被共享，多个描述符指向同一对象，这时的读写状态是共享的，但关闭一个描述符不会影响其他。

       对于多线程环境，线程之间的文件操作更为微妙。线程通过CLONE_FILES标志共享父进程的文件信息，这可能导致线程间操作的同步问题。在关闭文件时，如果引用计数大于1，不会立即释放，直到所有引用消失。

       当我们调用open时，do_sys_open系统调用负责获取描述符、创建对象并连接两者。写文件时，内核会跟踪文件位置并调用write方法进行实际操作，驱动程序负责具体实现。关闭文件则有主动和被动两种情况，主动关闭可能因引用计数不为零而无法立即释放，而进程退出时会自动关闭所有打开的文件。

       理解Linux文件操作的内核机制，对于编写健壮的程序至关重要。编程不仅是代码的堆砌，更是对系统底层原理的掌握。希望这个深入解析能帮助你解答疑惑，后续的系列文章和视频也欢迎查阅，共同提升我们的技术素养。

       附件：

       宏伟精讲系列文章

       宏伟技术：我为什么要在知乎写博客？

       宏伟技术：内核探秘·线程与文件操作

       宏伟技术：理解双堆栈原理

       宏伟技术：Linux popen和system函数详解

Linux源代码有多庞大一探究竟linux源码有多大

       Linux是当今最流行的操作系统之一，它使用着许多计算机系统，源码壳子包括网络设备、服务器、个人电脑等等。有一件事众所周知，Linux的源代码非常庞大。因此，有人认为Linux不适合编译和开发，因为它的庞大体系结构使得人们无法理解和控制。

       实际上，Linux的源代码比其他操作系统要庞大的多，尤其是比Windows等操作系统更加庞大。根据不同的发行版本，Linux的源代码的大小可以达到数百万行甚至数千万行。其中，Linux内核的源代码大小为万行，涉及到大量、非常复杂的数据结构和算法。

       另外，Linux还涉及到大量的库和应用程序，这些库和应用程序的源代码数量也非常庞大，比如GCC工具链涉及到大约万行的源代码，火狐浏览器涉及到约万行源代码，LibreOffice涉及到约万行源代码，GNOME桌面环境拥有数百万行源代码。而X Window系统的源代码更是达到了1.7亿行！

       可以看出，Linux的源代码非常庞大，即便不考虑整个系统，仅考虑Linux内核本身，其源代码也会占据大量空间。然而，Linux的优势在于它拥有非常强大的可移植性和灵活性，可以使用同一套代码编译使用在各种平台上，极大地提高了开发的效率和稳定性。因此，Linux的源代码虽然庞大，但它的高灵活性、可移植性和稳定性就能让它充分发挥价值，令管理员和开发者们无需过多的操心即可完成工作。

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，追朔源码由硬件自动管理。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，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 -- list链表

       在Linux内核中，list链表是一种经典的数据结构，本文将深入探讨其定义、操作方法、注意事项以及实际应用。所有相关操作的实现细节可在<include/linux/list.h>和<include/linux/types.h>文件中找到。

       首先，list链表本质上是一个双向循环链表，其核心结构由一个头指针定义。这个头指针本身不包含数据，而是嵌入到用户自定义的struct中，构建出链表结构，类似于C++中的std::List，但侵入性较小。

       list链表提供了丰富的操作，如初始化、插入（在头部和尾部）、删除、替换、移动以及拆分和合并等。插入操作包括将元素置于两个元素之间，以及在链表头部和尾部插入。删除则涉及删除特定元素或相邻元素，替换则是通过指针操作实现。移动功能允许元素在不同链表之间转移，而拆分和合并则能灵活地分割和合并链表。

       值得注意的是，尽管list链表在设计上支持多线程操作，但在并发环境下操作同一个链表时，仍需确保数据安全，即在操作前后对链表进行适当的锁定。

       在实际使用中，list链表常用于数据的组织和管理，例如处理系统任务队列、进程管理或者内存分配等场景。通过list_entry宏，可以方便地从list_head指针获取到包含数据的struct实例，同时，一系列宏定义也提供了遍历链表和获取链表节点的功能。

Linux内核源码解析---万字解析从设计模式推演per-cpu实现原理

       引子

       在如今的大型服务器中，NUMA架构扮演着关键角色。它允许系统拥有多个物理CPU，不同NUMA节点之间通过QPI通信。虽然硬件连接细节在此不作深入讨论，但需明白每个CPU优先访问本节点内存，当本地内存不足时，可向其他节点申请。从传统的SMP架构转向NUMA架构，主要是为了解决随着CPU数量增多而带来的总线压力问题。

       分配物理内存时，numa_node_id() 方法用于查询当前CPU所在的NUMA节点。频繁的内存申请操作促使Linux内核采用per-cpu实现，将CPU访问的变量复制到每个CPU中，以减少缓存行竞争和False Sharing，类似于Java中的Thread Local。

       分配物理页

       尽管我们不必关注底层实现，buddy system负责分配物理页，关键在于使用了numa_node_id方法。接下来，我们将深入探索整个Linux内核的per-cpu体系。

       numa_node_id源码分析获取数据

       在topology.h中，我们发现使用了raw_cpu_read函数，传入了numa_node参数。接下来，我们来了解numa_node的定义。

       在topology.h中定义了numa_node。我们继续跟踪DECLARE_PER_CPU_SECTION的定义，最终揭示numa_node是一个共享全局变量，类型为int，存储在.data..percpu段中。

       在percpu-defs.h中，numa_node被放置在ELF文件的.data..percpu段中，这些段在运行阶段即为段。接下来，我们返回raw_cpu_read方法。

       在percpu-defs.h中，我们继续跟进__pcpu_size_call_return方法，此方法根据per-cpu变量的大小生成回调函数。对于numa_node的int类型，最终拼接得到的是raw_cpu_read_4方法。

       在percpu.h中，调用了一般的read方法。在percpu.h中，获取numa_node的绝对地址，并通过raw_cpu_ptr方法。

       在percpu-defs.h中，我们略过验证指针的环节，追踪arch_raw_cpu_ptr方法。接下来，我们来看x架构的实现。

       在percpu.h中，使用汇编获取this_cpu_off的地址，代表此CPU内存副本到".data..percpu"的偏移量。加上numa_node相对于原始内存副本的偏移量，最终通过解引用获得真正内存地址内的值。

       对于其他架构，实现方式相似，通过获取自己CPU的偏移量，最终通过相对偏移得到pcp变量的地址。

       放入数据

       讨论Linux内核启动过程时，我们不得不关注per-cpu的值是如何被放入的。

       在main.c中，我们以x实现为例进行分析。通过setup_percpu.c文件中的代码，我们将node值赋给每个CPU的numa_node地址处。具体计算方法通过early_cpu_to_node实现，此处不作展开。

       在percpu-defs.h中，我们来看看如何获取每个CPU的numa_node地址，最终还是通过简单的偏移获取。需要注意如何获取每个CPU的副本偏移地址。

       在percpu.h中，我们发现一个关键数组__per_cpu_offset，其中保存了每个CPU副本的偏移值，通过CPU的索引来查找。

       接下来，我们来设计PER CPU模块。

       设计一个全面的PER CPU架构，它支持UMA或NUMA架构。我们设计了一个包含NUMA节点的结构体，内部管理所有CPU。为每个CPU创建副本，其中存储所有per-cpu变量。静态数据在编译时放入原始数据段，动态数据在运行时生成。

       最后，我们回到setup_per_cpu_areas方法的分析。在setup_percpu.c中，我们详细探讨了关键方法pcpu_embed_first_chunk。此方法管理group、unit、静态、保留、动态区域。

       通过percpu.c中的关键变量__per_cpu_load和vmlinux.lds.S的链接脚本，我们了解了per-cpu加载时的地址符号。PERCPU_INPUT宏定义了静态原始数据的起始和结束符号。

       接下来，我们关注如何分配per-cpu元数据信息pcpu_alloc_info。percpu.c中的方法执行后，元数据分配如下图所示。

       接着，我们分析pcpu_alloc_alloc_info的方法，完成元数据分配。

       在pcpu_setup_first_chunk方法中，我们看到分配的smap和dmap在后期将通过slab再次分配。

       在main.c的mm_init中，我们关注重点区域，完成map数组的slab分配。

       至此，我们探讨了Linux内核中per-cpu实现的原理，从设计到源码分析，全面展现了这一关键机制在现代服务器架构中的作用。

linux内核源码目录在哪linux内核源码

       如何查看linux内核源代码？

       一般在Linux系统中的/usr/src/linux*.*.*（*.*.*代表的是内核版本，如2.4.）目录下就是内核源代码（如果没有类似目录，是因为还没安装内核代码）。另外还可从互连网上免费下载。注意，不要总到目录里是核心的网络部分代码，其每个子目录对应于网络的一个方面。

       .lib目录包含了核心的库代码，不过与处理器结构相关的库代码被放在arch/*/lib/目录下。

       .scripts目录包含用于配置核心的脚本文件。

       .documentation目录下是一些文档，是对每个目录作用的具体说明。

       一般在每个目录下都有一个.depend文件和一个Makefile文件。这两个文件都是编译时使用的辅助文件。仔细阅读这两个文件对弄清各个文件之间的联系和依托关系很有帮助。另外有的目录下还有Readme文件，它是对该目录下文件的一些说明，同样有利于对内核源码的理解。

       在阅读方法或顺序上，有纵向与横向之分。所谓纵向就是顺着程序的执行顺序逐步进行；所谓横向，就是按模块进行。它们经常结合在一起进行。对于Linux启动的代码可顺着Linux的启动顺序一步步来阅读；对于像内存管理部分，可以单独拿出来进行阅读分析。实际上这是一个反复的过程，不可能读一遍就理解。