linux内核解析 linux内核视频教程

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本文目录一览：

1、剖析linux内核源码,task_struct结构体详解
2、linux内核分析:linux内核的整体架构和子系统划分
3、Linux内核---内存管理之页面回收(图例解析)
4、深度解析linux内核模块编译makefile
5、一文带你深入解析Linux内核-RCU机制(超详细~)

剖析linux内核源码,task_struct结构体详解

1、内核栈包含thread_info和pt_regs数据结构。thread_info：由体系结构定义，包含进程特定的信息。pt_regs：用于保存系统调用时的CPU上下文，以便在系统调用返回时从进程的原来位置继续运行。

2、在Linux内核中，进程与线程的统一数据结构是task_struct，它作为进程存在的唯一实体，通过双向循环链表连接所有task_struct。每个任务拥有唯一标识pid和线程组IDtgid，其中group_leader指向进程主线程。有了tgid，我们可以区分task_struct代表进程还是线程。

3、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。

4、Linux内核源码中fork实现的核心过程，特别是在copy_process函数中的解析如下：fork的核心过程与task_struct：在Linux系统中，应用层通过fork调用创建子进程或子线程。内核并不区分进程和线程，它们共享相同的task_struct结构来描述其状态和资源。

linux内核分析:linux内核的整体架构和子系统划分

1、Linux内核架构分为五大子系统，分别为进程调度、内存管理、虚拟文件系统、网络子系统和设备管理（IPC子系统略）。其中，进程调度子系统负责CPU资源的分配与管理，确保应用程序能有效利用CPU时间。该子系统包括四个模块，专门针对任务优先级、时间片分配、抢占策略及调度算法进行设计。

2、Linux内核由五大主要子系统组成，包括进程调度、内存管理、虚拟文件系统、网络接口和进程间通信。进程调度控制着进程对CPU的访问，内存管理允许多个进程安全地共享主内存区域，虚拟文件系统隐藏了不同硬件的具体细节，网络接口提供了对各种网络标准协议的存取和网络硬件的支持，进程间通信支持进程间各种通信机制。

3、Linux内核主要由五个子系统构成，分别是进程调度、内存管理、虚拟文件系统、网络接口和进程间通信。每个子系统负责处理不同的任务，共同维护整个操作系统的稳定性和高效运行。进程调度子系统（SCHED）负责控制进程对CPU的访问。

4、Linux作为一个一体化内核系统，其核心功能包括硬件抽象层、磁盘及文件系统控制、多任务管理等。尽管“内核”是系统软件的重要组成部分，但它并不等同于一个完整的操作系统。基于Linux内核的操作系统通常被称为Linux操作系统或GNU/Linux。设备驱动程序在Linux系统中拥有高度访问权限，能够直接与硬件交互。

5、Linux内核由五个关键子系统组成，分别是进程调度、内存管理、虚拟文件系统、网络接口和进程间通信。这些子系统协同工作，确保操作系统能够高效运行。进程调度系统（SCHED）负责控制进程对CPU的访问。当需要选择下一个运行的进程时，调度程序会根据进程的优先级进行选择。

6、了解Linux内核的5个子系统 Linux内核主要由进程调度（SCHED）、内存管理（MM）、虚拟文件系统（VFS）、网络接口（NET）和进程间通信（IPC）5个子系统组成。进程调度进程调度控制系统中的多个进程对CPU的访问，使得多个进程能在CPU中“微观串行，宏观并行”地执行。

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Linux内核---内存管理之页面回收(图例解析)

请求调页机制允许用户态进程持续获得页框，但无法强制进程释放不再使用的页框。因此，Linux内核的页面回收算法（PFRA）采取从用户进程和内核高速缓存“窃取”页框的方法，以避免在用完所有空闲内存前陷入僵局，导致系统崩溃。

高速缓存（Cache）是处理器附近的小容量快速存储器，基于静态随机存取存储器（SRAM）由硬件自动管理，主要原理是将频繁访问的数据块存储在Cache中，以减少CPU直接访问主存的次数。CPU首先在cache中查找所需的数据，而不是直接访问主存，希望被访问数据存放在cache中。

NUMA调度器将进程分配至本地内存附近的处理器，优化性能。Linux 4内核调度器扩展至5时，加入多队列调度器O(1)，并开发结点亲和的NUMA调度器。初始负载平衡在任务创建时进行，动态负载平衡在各结点内实现。CpuMemSets技术允许应用与CPU和内存绑定，充分发挥NUMA系统本地访存优势。

深度解析linux内核模块编译makefile

编译模块：使用命令make C /lib/modules/$/build/ M=$ modules进行编译。C指定内核源码目录，M是模块源文件地址，modules是默认目标，用于编译模块。

Linux内核下的Makefile是构建过程的关键组成部分，它位于内核源代码的各个子目录中，并通过嵌入主目录的Rule.make文件相互关联。在这些Makefile中，两个核心概念是obj-y和obj-m，分别用于指定需要编译进内核的.o文件和将这些文件编译为模块。

在scripts/Makefile.build文件中，会包含scripts/Kbuild.include文件，进而找到build变量的定义。这一过程使得整个编译流程能够被统一控制，实现内核模块的高效编译。在执行Makefile.build文件时，首先进行初始化变量操作，主要包括obj-y和obj-m，分别代表需要被编译进内核的模块和外部可加载模块。

编译外部模块时，需要了解涉及的Makefile内容、概要流程及详细步骤。make menuconfig make menuconfig命令用于配置Linux内核选项，涉及的Makefile内容包括概要流程及详细步骤。

这些文件通常位于各级子目录下的Makefile中，以driver/i2c/Makefile为例，其中的obj-y或obj-m定义了需要编译的文件或目录。配置阶段通过CONFIG_VAR来决定是否启用这些文件或目录，从而控制编译过程。一些模块可能直接在obj-y中定义，表示它们是内核的必需部分。

一文带你深入解析Linux内核-RCU机制(超详细~)

内核资料直达通道问题3：hlist_for_each_entry_rcu看似只需要一个指针，但传递两个指针的目的是为了确保更精确的版本管理。问题4和5涉及RCU的版本管理实践：如何支持多版本链表，以及在某一时刻可能存在的最大版本数。最后，理解rcu_read_lock与rcu_read_unlock之间的关系对延迟RCU读者的影响至关重要。

RCU(Read-Copy Update)，是Linux中一种重要的同步机制。其核心思想是“读，拷贝更新”，即允许多个读者同时访问共享数据，而写者更新数据时需要先复制一份副本，完成修改后再替换旧数据。RCU特别适用于“读多写少”的场景。它允许多个读者同时访问数据，读者性能不受影响，读者与写者之间无需同步机制。

RCU机制：定义：RCU是Linux内核中用于管理共享数据的一种高效同步机制。核心原理：通过“读拷贝更新”的方式确保多个线程之间数据访问的一致性，避免传统锁机制导致的性能瓶颈。

RCU（Read-Copy Update）是Linux内核中一种用于数据同步的方式，旨在优化频繁读取数据的性能，特别是在链表操作中。RCU允许多个线程同时读取链表，只有在对链表进行修改时才需要加锁。这种机制特别适用于需要频繁查找目录等操作，但修改目录相对较少的情景。

RCU是2002年10月引入Linux内核的一种同步机制。主要用于优化读多写少的并发场景，如路由表查询，以提高系统性能。核心原理：发布订阅模式：确保写入操作不会影响正在读取旧数据的进程。

RCU，全称Read-Copy Update，是Linux内核中的一个同步机制，于2002年加入。与顺序锁和读写自旋锁不同，RCU允许单个写者与多个并发的读者共存，保证了数据安全的读取，即使数据正在被修改。RCU由发布-订阅机制为核心，确保数据访问的线程安全。