Linux内核高端内存
1. Linux内核地址映射模型
x86 CPU采用了段页式地址映射模型。进程代码中的地址为逻辑地址，经过段页式地址映射后，才真正访问物理内存。
段页式机制如下图。
2.Linux内核地址空间划分
通常32位Linux内核地址空间划分0~3G为用户空间，3~4G为内核空间。注意这里是32位内核地址空间划分，64位内核地址空间划分是不同的。
3.Linux内核高端内存的由来
当内核模块代码或线程访问内存时，代码中的内存地址都为逻辑地址，而对应到真正的物理内存地址，需要地址一对一的映射，如逻辑地址0xc0000003对应的物理地址为0x3，0xc0000004对应的物理地址为0x4，……，逻辑地址与物理地址对应的关系为
0xffffffff，那么对应的物理内存范围就为0x0 ~ 0x40000000，即只能访问1G物理内存。若机器中安装8G物理内存，那么内核就只能访问前1G物理内存，后面7G物理内存将会无法访问，因为内核的地址空间已经全部映射到物理内存地址范围0x0 ~
0x40000000。即使安装了8G物理内存，那么物理地址为0x40000001的内存，内核该怎么去访问呢？代码中必须要有内存逻辑地址的，0xc0000000 ~ 0xffffffff的地址空间已经被用完了，所以无法访问物理地址0x40000000以后的内存。
显然不能将内核地址空间0xc0000000 ~ 0xfffffff全部用来简单的地址映射。因此x86架构中将内核地址空间划分三部分：
ZONE_DMA、ZONE_NORMAL和ZONE_HIGHMEM。ZONE_HIGHMEM即为高端内存，这就是内存高端内存概念的由来。
在x86结构中，三种类型的区域如下：
ZONE_DMA 内存开始的16MB
ZONE_NORMAL 16MB~896MB
ZONE_HIGHMEM 896MB ~ 结束
4.Linux内核高端内存的理解
前面我们解释了高端内存的由来。 Linux将内核地址空间划分为三部分ZONE_DMA、ZONE_NORMAL和ZONE_HIGHMEM，高端内存HIGH_MEM地址空间范围为0xF8000000 ~ 0xFFFFFFFF（896MB～1024MB）。那么如内核是如何借助128MB高端内存地址空间是如何实现访问可以所有物理内存？
当内核想访问高于896MB物理地址内存时，从0xF8000000 ~ 0xFFFFFFFF地址空间范围内找一段相应大小空闲的逻辑地址空间，借用一会。借用这段逻辑地址空间，建立映射到想访问的那段物理内存（即填充内核PTE页面表），临时用一会，用完后归还。这样别人也可以借用这段地址空间访问其他物理内存，实现了使用有限的地址空间，访问所有所有物理内存。如下图。
例如内核想访问2G开始的一段大小为1MB的物理内存，即物理地址范围为0x80000000 ~ 0x800FFFFF。访问之前先找到一段1MB大小的空闲地址空间，假设找到的空闲地址空间为0xF8700000 ~ 0xF87FFFFF，用这1MB的逻辑地址空间映射到物理地址空间
0xF87FFFFF内核线性空间释放。这样其他进程或代码也可以使用0xF8700000 ~
0xF87FFFFF这段地址访问其他物理内存。
从上面的描述，我们可以知道高端内存的最基本思想：借一段地址空间，建立临时地址映射，用完后释放，达到这段地址空间可以循环使用，访问所有物理内存。
看到这里，不禁有人会问：万一有内核进程或模块一直占用某段逻辑地址空间不释放，怎么办？若真的出现的这种情况，则内核的高端内存地址空间越来越紧张，若都被占用不释放，则没有建立映射到物理内存都无法访问了。
在香港尖沙咀有些写字楼，洗手间很少且有门锁的。客户要去洗手间的话，可以向前台拿钥匙，方便完后，把钥匙归还到前台。这样虽然只有一个洗手间，但可以满足所有客户去洗手间的需求。要是某个客户一直占用洗手间、钥匙不归还，那么其他客户都无法上洗手间了。Linux内核高端内存管理的思想类似。
5.Linux内核高端内存的划分
内核将高端内存划分为3部分：VMALLOC_START~VMALLOC_END、KMAP_BASE~FIXADDR_START和FIXADDR_START~4G。
对于高端内存，可以通过 alloc_page() 或者其它函数获得对应的 page，但是要想访问实际物理内存，还得把 page 转为线性地址才行（为什么？想想 MMU 是如何访问物理内存的），也就是说，我们需要为高端内存对应的 page 找一个线性空间，这个过程称为高端内存映射。
对应高端内存的3部分，高端内存映射有三种方式：
映射到”内核动态映射空间”（noncontiguous memory allocation）
这种方式很简单，因为通过 vmalloc() ，在”内核动态映射空间”申请内存的时候，就可能从高端内存获得页面（参看 vmalloc 的实现），因此说高端内存有可能映射到”内核动态映射空间”中。
持久内核映射（permanent kernel mapping）
如果是通过 alloc_page() 获得了高端内存对应的 page，如何给它找个线性空间？
内核专门为此留出一块线性空间，从 PKMAP_BASE 到 FIXADDR_START ，用于映射高端内存。在 2.6内核上，这个地址范围是 4G-8M 到 4G-4M 之间。这个空间起叫”内核永久映射空间”或者”永久内核映射空间”。这个空间和其它空间使用同样的页目录表，对于内核来说，就是 swapper_pg_dir，对普通进程来说，通过 CR3 寄存器指向。通常情况下，这个空间是 4M 大小，因此仅仅需要一个页表即可，内核通过来 pkmap_page_table 寻找这个页表。通过 kmap()，可以把一个 page 映射到这个空间来。由于这个空间是 4M 大小，最多能同时映射 1024 个 page。因此，对于不使用的的 page，及应该时从这个空间释放掉（也就是解除映射关系），通过 kunmap() ，可以把一个 page 对应的线性地址从这个空间释放出来。
临时映射（temporary kernel mapping）
内核在 FIXADDR_START 到 FIXADDR_TOP 之间保留了一些线性空间用于特殊需求。这个空间称为”固定映射空间”在这个空间中，有一部分用于高端内存的临时映射。
这块空间具有如下特点：
（1）每个 CPU 占用一块空间
（2）在每个 CPU 占用的那块空间中，又分为多个小空间，每个小空间大小是 1 个page，每个小空间用于一个目的，这些目的定义在 kmap_types.h 中的 km_type 中。
当要进行一次临时映射的时候，需要指定映射的目的，根据映射目的，可以找到对应的小空间，然后把这个空间的地址作为映射地址。这意味着一次临时映射会导致以前的映射被覆盖。通过 kmap_atomic() 可实现临时映射。
6.常见问题：
1、用户空间（进程）是否有高端内存概念？
用户进程没有高端内存概念。只有在内核空间才存在高端内存。用户进程最多只可以访问3G物理内存，而内核进程可以访问所有物理内存。
2、64位内核中有高端内存吗？
目前现实中，64位Linux内核不存在高端内存，因为64位内核可以支持超过512GB内存。若机器安装的物理内存超过内核地址空间范围，就会存在高端内存。
3、用户进程能访问多少物理内存？内核代码能访问多少物理内存？
32位系统用户进程最大可以访问3GB，内核代码可以访问所有物理内存。
64位系统用户进程最大可以访问超过512GB，内核代码可以访问所有物理内存。
4、高端内存和物理地址、逻辑地址、线性地址的关系？
高端内存只和物理地址有关系，和线性地址、逻辑地址没有直接关系。
5、为什么不把所有的地址空间都分配给内核？
若把所有地址空间都给内存，那么用户进程怎么使用内存？怎么保证内核使用内存和用户进程不起冲突？
Linux内核崩溃原因分析及错误跟踪技术 随着嵌入式Linux系统的广泛应用，对系统的可靠性提出了更高的要求，尤其是涉及到生命财产等重要领域，要求系统达到安全完整性等级3级以上[1]，故障率（每小时出现危险故障的可能性）为10-7以下，相当于系统的平均故障间隔时间（MTBF）至少要达到1141年以上，因此提高系统可靠性已成为一项艰巨的任务。对某公司在工业领域14 878个控制器系统的应用调查表明，从2004年初到2007年9月底，随着硬软件的不断改进，根据错误报告统计的故障率已降低到2004年的五分之一以下，但查找错误的时间却增加到原来的3倍以上。 这种解决问题所需时间呈上升的趋势固然有软件问题，但缺乏必要的手段以辅助解决问题才是主要的原因。通过对故障的统计跟踪发现，难以解决的软件错误和从发现到解决耗时较长的软件错误都集中在操作系统的核心部分，这其中又有很大比例集中在驱动程序部分[2]。因此，错误跟踪技术被看成是提高系统安全完整性等级的一个重要措施[1]，大多数现代操作系统均为发展提供了操作系统内核“崩溃转储”机制，即在软件系统宕机时，将内存内容保存到磁盘[3]，或者通过网络发送到故障服务器[3]，或者直接启动内核调试器[4]等，以供事后分析改进。 基于Linux操作系统内核的崩溃转储机制近年来有以下几种： (1) LKCD（Linux Kernel Crash Dump）机制[3]; (2) KDUMP（Linux Kernel Dump）机制[4]； (3) KDB机制[5]； (4) KGDB机制[6]。 综合上述几种机制可以发现,这四种机制之间有以下三个共同点： (1) 适用于为运算资源丰富、存储空间充足的应用场合； (2) 发生系统崩溃后恢复时间无严格要求； (3) 主要针对较通用的硬件平台，如X86平台。 在嵌入式应用场合想要直接使用上列机制中的某一种，却遇到以下三个难点无法解决： (1) 存储空间不足 嵌入式系统一般采用Flash作为存储器，而Flash容量有限，且可能远远小于嵌入式系统中的内存容量。因此将全部内存内容保存到Flash不可行。
linux源代码分析:Linux操作系统源代码详细分析 疯狂代码 https://www.doczj.com/doc/7614022397.html,/ ?:http:/https://www.doczj.com/doc/7614022397.html,/Linux/Article28378.html 内容介绍: Linux 拥有现代操作系统所有功能如真正抢先式多任务处理、支持多用户内存保护虚拟内存支持SMP、UP符合POSIX标准联网、图形用户接口和桌面环境具有快速性、稳定性等特点本书通过分析Linux内核源代码充分揭示了Linux作为操作系统内核是如何完成保证系统正常运行、协调多个并发进程、管理内存等工作现实中能让人自由获取系统源代码并不多通过本书学习将大大有助于读者编写自己新 第部分 Linux 内核源代码 arch/i386/kernel/entry.S 2 arch/i386/kernel/init_task.c 8 arch/i386/kernel/irq.c 8 arch/i386/kernel/irq.h 19 arch/i386/kernel/process.c 22 arch/i386/kernel/signal.c 30 arch/i386/kernel/smp.c 38 arch/i386/kernel/time.c 58 arch/i386/kernel/traps.c 65 arch/i386/lib/delay.c 73 arch/i386/mm/fault.c 74 arch/i386/mm/init.c 76 fs/binfmt-elf.c 82 fs/binfmt_java.c 96 fs/exec.c 98 /asm-generic/smplock.h 107 /asm-i386/atomic.h 108 /asm- i386/current.h 109 /asm-i386/dma.h 109 /asm-i386/elf.h 113 /asm-i386/hardirq.h 114 /asm- i386/page.h 114 /asm-i386/pgtable.h 115 /asm-i386/ptrace.h 122 /asm-i386/semaphore.h 123 /asm-i386/shmparam.h 124 /asm-i386/sigcontext.h 125 /asm-i386/siginfo.h 125 /asm-i386/signal.h 127 /asm-i386/smp.h 130 /asm-i386/softirq.h 132 /asm-i386/spinlock.h 133 /asm-i386/system.h 137 /asm-i386/uaccess.h 139 //binfmts.h 146 //capability.h 147 /linux/elf.h 150 /linux/elfcore.h 156 /linux/errupt.h 157 /linux/kernel.h 158 /linux/kernel_stat.h 159 /linux/limits.h 160 /linux/mm.h 160 /linux/module.h 164 /linux/msg.h 168 /linux/personality.h 169 /linux/reboot.h 169 /linux/resource.h 170 /linux/sched.h 171 /linux/sem.h 179 /linux/shm.h 180 /linux/signal.h 181 /linux/slab.h 184 /linux/smp.h 184 /linux/smp_lock.h 185 /linux/swap.h 185 /linux/swapctl.h 187 /linux/sysctl.h 188 /linux/tasks.h 194 /linux/time.h 194 /linux/timer.h 195 /linux/times.h 196 /linux/tqueue.h 196 /linux/wait.h 198 init/.c 198 init/version.c 212 ipc/msg.c 213 ipc/sem.c 218 ipc/shm.c 227 ipc/util.c 236 kernel/capability.c 237 kernel/dma.c 240 kernel/exec_do.c 241 kernel/exit.c 242 kernel/fork.c 248 kernel/info.c 255 kernel/itimer.c 255 kernel/kmod.c 257 kernel/module.c 259 kernel/panic.c 270 kernel/prk.c 271 kernel/sched.c 275 kernel/signal.c 295 kernel/softirq.c 307 kernel/sys.c 307 kernel/sysctl.c 318 kernel/time.c 330 mm/memory.c 335 mm/mlock.c 345 mm/mmap.c 348 mm/mprotect.c 358 mm/mremap.c 361 mm/page_alloc.c 363 mm/page_io.c 368 mm/slab.c 372 mm/swap.c 394 mm/swap_state.c 395 mm/swapfile.c 398 mm/vmalloc.c 406 mm/vmscan.c 409
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（2）及时处理数据包技术 QoS有个技术难点：将数据包入队，然后发送队列中合适的数据包，那么如何做到队列中的数
激活状态的队列是否能保证队列中的数据包被及时的发送吗？接下来看一下，激活状态的队列的 证了数据包会被及时的发送。 这是linux内核发送软中断的机制，IMQ就是利用了这个机制，不同点在于：正常的发送队列是将数据包发送给网卡驱动，而IMQ队列是将数据包发送给okfn函数。
探究linux内核,超详细解析子系统 Perface 前面已经写过一篇《嵌入式linux内核的五个子系统》，概括性比较强，也比较简略，现在对其进行补充说明。 仅留此笔记，待日后查看及补充！Linux内核的子系统 内核是操作系统的核心。Linux内核提供很多基本功能，如虚拟内存、多任务、共享库、需求加载、共享写时拷贝（Copy-On-Write）以及网络功能等。增加各种不同功能导致内核代码不断增加。 Linux内核把不同功能分成不同的子系统的方法，通过一种整体的结构把各种功能集合在一起，提高了工作效率。同时还提供动态加载模块的方式，为动态修改内核功能提供了灵活性。系统调用接口用户程序通过软件中断后，调用系统内核提供的功能，这个在用户空间和内核提供的服务之间的接口称为系统调用。系统调用是Linux内核提供的，用户空间无法直接使用系统调用。在用户进程使用系统调用必须跨越应用程序和内核的界限。Linux内核向用户提供了统一的系统调用接口，但是在不同处理器上系统调用的方法
各不相同。Linux内核提供了大量的系统调用，现在从系统 调用的基本原理出发探究Linux系统调用的方法。这是在一个用户进程中通过GNU C库进行的系统调用示意图，系 统调用通过同一个入口点传入内核。以i386体系结构为例，约定使用EAX寄存器标记系统调用。 当加载了系统C库调用的索引和参数时，就会调用0x80软件中断，它将执行system_call函数，这个函数按照EAX 寄存器内容的标示处理所有的系统调用。经过几个单元测试，会使用EAX寄存器的内容的索引查system_call_table表得到系统调用的入口，然后执行系统调用。从系统调用返回后，最终执行system_exit，并调用resume_userspace函数返回用户空间。 linux内核系统调用的核心是系统多路分解表。最终通过EAX寄存器的系统调用标识和索引值从对应的系统调用表 中查出对应系统调用的入口地址，然后执行系统调用。 linux系统调用并不单层的调用关系，有的系统调用会由
Linux内核分析方法 Linux的最大的好处之一就是它的源码公开。同时，公开的核心源码也吸引着无数的电脑爱好者和程序员；他们把解读和分析Linux的核心源码作为自己的最大兴趣，把修改Linux源码和改造Linux系统作为自己对计算机技术追求的最大目标。 Linux内核源码是很具吸引力的，特别是当你弄懂了一个分析了好久都没搞懂的问题；或者是被你修改过了的内核，顺利通过编译，一切运行正常的时候。那种成就感真是油然而生！而且，对内核的分析，除了出自对技术的狂热追求之外，这种令人生畏的劳动所带来的回报也是非常令人着迷的，这也正是它拥有众多追随者的主要原因： ?首先，你可以从中学到很多的计算机的底层知识，如后面将讲到的系统的引导和硬件提供的中断机制等；其它，象虚拟存储的实现机制，多任务机制，系统保护机制等等，这些都是非都源码不能体会的。 ?同时，你还将从操作系统的整体结构中，体会整体设计在软件设计中的份量和作用，以及一些宏观设计的方法和技巧：Linux的内核为上层应用提供一个与具体硬件不相关的平台； 同时在内核内部，它又把代码分为与体系结构和硬件相关的部分，和可移植的部分；再例如，Linux虽然不是微内核的，但他把大部分的设备驱动处理成相对独立的内核模块，这样减小了内核运行的开销，增强了内核代码的模块独立性。 ?而且你还能从对内核源码的分析中，体会到它在解决某个具体细节问题时，方法的巧妙：如后面将分析到了的Linux通过Botoom_half机制来加快系统对中断的处理。 ?最重要的是：在源码的分析过程中，你将会被一点一点地、潜移默化地专业化。一个专业的程序员，总是把代码的清晰性，兼容性，可移植性放在很重要的位置。他们总是通过定义大量的宏，来增强代码的清晰度和可读性，而又不增加编译后的代码长度和代码的运行效率； 他们总是在编码的同时，就考虑到了以后的代码维护和升级。甚至，只要分析百分之一的代码后，你就会深刻地体会到，什么样的代码才是一个专业的程序员写的，什么样的代码是一个业余爱好者写的。而这一点是任何没有真正分析过标准代码的人都无法体会到的。 然而，由于内核代码的冗长，和内核体系结构的庞杂，所以分析内核也是一个很艰难，很需要毅力的事；在缺乏指导和交流的情况下，尤其如此。只有方法正确，才能事半功倍。正是基于这种考虑，作者希望通过此文能给大家一些借鉴和启迪。 由于本人所进行的分析都是基于2.2.5版本的内核；所以，如果没有特别说明，以下分析都是基于i386单处理器的2.2.5版本的Linux内核。所有源文件均是相对于目录/usr/src/linux的。 方法之一：从何入手 要分析Linux内核源码，首先必须找到各个模块的位置，也即要弄懂源码的文件组织形式。虽然对于有经验的高手而言，这个不是很难；但对于很多初级的Linux爱好者，和那些对源码分析很
Linux的内核源代码可以从很多途径得到。一般来讲，在安装的linux系统下，/usr/src/linux 目录下的东西就是内核源代码。另外还可以从互连网上下载,解压缩后文件一般也都位于linux目录下。内核源代码有很多版本，目前最新的版本是2.2.14。 许多人对于阅读Linux内核有一种恐惧感，其实大可不必。当然，象Linux内核这样大而复杂的系统代码，阅读起来确实有很多困难，但是也不象想象的那么高不可攀。只要有恒心，困难都是可以克服的。任何事情做起来都需要有方法和工具。正确的方法可以指导工作，良好的工具可以事半功倍。对于Linux内核源代码的阅读也同样如此。下面我就把自己阅读内核源代码的一点经验介绍一下，最后介绍Window平台下的一种阅读工具。 对于源代码的阅读，要想比较顺利，事先最好对源代码的知识背景有一定的了解。对于linux内核源代码来讲，基本要求是：⑴操作系统的基本知识；⑵对C语言比较熟悉，最好要有汇编语言的知识和GNU C对标准C的扩展的知识的了解。另外在阅读之前，还应该知道Linux内核源代码的整体分布情况。我们知道现代的操作系统一般由进程管理、内存管理、文件系统、驱动程序、网络等组成。看一下Linux内核源代码就可看出，各个目录大致对应了这些方面。Linux内核源代码的组成如下（假设相对于linux目录）： arch这个子目录包含了此核心源代码所支持的硬件体系结构相关的核心代码。如对于X86平台就是i386。 include这个目录包括了核心的大多数include文件。另外对于每种支持的体系结构分别有一个子目录。 init此目录包含核心启动代码。 mm此目录包含了所有的内存管理代码。与具体硬件体系结构相关的内存管理代码位于arch/*/mm目录下，如对应于X86的就是arch/i386/mm/fault.c。 drivers系统中所有的设备驱动都位于此目录中。它又进一步划分成几类设备驱动，每一种也有对应的子目录，如声卡的驱动对应于drivers/sound。 ipc此目录包含了核心的进程间通讯代码。 modules此目录包含已建好可动态加载的模块。 fs Linux支持的文件系统代码。不同的文件系统有不同的子目录对应，如ext2文件系统对应的就是ext2子目录。 kernel主要核心代码。同时与处理器结构相关代码都放在arch/*/kernel目录下。 net核心的网络部分代码。里面的每个子目录对应于网络的一个方面。 lib此目录包含了核心的库代码。与处理器结构相关库代码被放在arch/*/lib/目录下。
linux源代码分析实验报告格式
Linux的fork、exec、wait代码的分析 指导老师：景建笃 组员：王步月 张少恒 完成日期:2005-12-16
一、 设计目的 1.通过对Linux 的fork 、exec 、wait 代码的分析,了解一个操作系统进程的创建、 执行、等待、退出的过程,锻炼学生分析大型软件代码的能力； 2.通过与同组同学的合作,锻炼学生的合作能力。 二、准备知识 由于我们选的是题目二，所以为了明确分工，我们必须明白进程的定义。经过 查阅资料，我们得知进程必须具备以下四个要素： 1、有一段程序供其执行。这段程序不一定是进程专有，可以与其他进程共用。 2、有起码的“私有财产”，这就是进程专用的系统堆栈空间 3、有“户口”，这就是在内核中有一个task_struct 结构，操作系统称为“进程控制 块”。有了这个结构，进程才能成为内核调度的一个基本单位。同时，这个结构又 是进程的“财产登记卡”，记录着进程所占用的各项资源。 4、有独立的存储空间，意味着拥有专有的用户空间：进一步，还意味着除前述的 系统空间堆栈外，还有其专用的用户空间堆栈。系统为每个进程分配了一个 task_struct 结构，实际分配了两个连续的物理页面（共8192字节），其图如下： Struct task_struct (大约1K) 系统空间堆栈 （大约7KB ）两个 连续 的物 理页 面 对这些基本的知识有了初步了解之后，我们按老师的建议，商量分工。如下： 四、 小组成员以及任务分配 1、王步月：分析进程的创建函数fork.c ，其中包含了get_pid 和do_fork get_pid, 写出代码分析结果，并画出流程图来表示相关函数之间的相互调用关系。所占工作 比例35%。 2、张少恒：分析进程的执行函数exec.c,其中包含了do_execve 。写出代码分析结 果，并画出流程图来表示相关函数之间的相互调用关系。所占工作比例35% 。 3、余波：分析进程的退出函数exit.c,其中包含了do_exit 、sys_wait4。写出代码 分析结果，并画出流程图来表示相关函数之间的相互调用关系。所占工作比例30% 。 五、各模块分析： 1、fork.c 一）、概述 进程大多数是由FORK 系统调用创建的.fork 能满足非常高效的生灭机制.除了 0进程等少数一,两个进程外,几乎所有的进程都是被另一个进程执行fork 系统调 用创建的.调用fork 的进程是父进程,由fork 创建的程是子进程.每个进程都有一
看完了路由表，重新回到netif_receive_skb ()函数，在提交给上层协议处理前，会执行下面一句，这就是网桥的相关操作，也是这篇要讲解的容。 view plaincopy to clipboardprint? 1. s kb = handle_bridge(skb, &pt_prev, &ret, orig_dev); 网桥可以简单理解为交换机，以下图为例，一台linux机器可以看作网桥和路由的结合，网桥将物理上的两个局域网LAN1、LAN2当作一个局域网处理，路由连接了两个子网1.0和2.0。从eth0和eth1网卡收到的报文在Bridge模块中会被处理成是由Bridge收到的，因此Bridge也相当于一个虚拟网卡。 STP五种状态 DISABLED BLOCKING LISTENING LEARNING FORWARDING 创建新的网桥br_add_bridge [net\bridge\br_if.c] 当使用SIOCBRADDBR调用ioctl时，会创建新的网桥br_add_bridge。 首先是创建新的网桥： view plaincopy to clipboardprint?
1. d ev = new_bridge_dev(net, name); 然后设置dev->dev.type为br_type，而br_type是个全局变量，只初始化了一个名字变量 view plaincopy to clipboardprint? 1. S ET_NETDEV_DEVTYPE(dev, &br_type); 2. s tatic struct device_type br_type = { 3. .name = "bridge", 4. }; 然后注册新创建的设备dev，网桥就相当一个虚拟网卡设备，注册过的设备用ifconfig 就可查看到： view plaincopy to clipboardprint? 1. r et = register_netdevice(dev); 最后在sysfs文件系统中也创建相应项，便于查看和管理： view plaincopy to clipboardprint? 1. r et = br_sysfs_addbr(dev); 将端口加入网桥br_add_if() [net\bridge\br_if.c] 当使用SIOCBRADDIF调用ioctl时，会向网卡加入新的端口br_add_if。 创建新的net_bridge_port p，会从br->port_list中分配一个未用的port_no，p->br会指向br，p->state设为BR_STATE_DISABLED。这里的p实际代表的就是网卡设备。 view plaincopy to clipboardprint? 1. p = new_nbp(br, dev); 将新创建的p加入CAM表中，CAM表是用来记录mac地址与物理端口的对应关系；而刚刚创建了p，因此也要加入CAM表中，并且该表项应是local的[关系如下图]，可以看到，CAM表在实现中作为net_bridge的hash表，以addr作为hash值，链入 net_bridge_fdb_entry，再由它的dst指向net_bridge_port。
文章编号:1004-485X (2003)03-0030-04 收稿日期:2003-05-10 作者简介:王艳春,女(1964 ),副教授,主要从事操作系统、中文信息处理等方面的研究工作。 Linux 源代码分析 存储管理 王艳春 陈 毓 葛明霞 (长春理工大学计算机科学技术学院,吉林长春130022) 摘 要:本文剖析了Linux 操作系统的存储管理机制。给出了Linux 存储管理的特点、虚存的实现方法,以及主要数据结构之间的关系。 关键词:Linux 操作系统;存储管理;虚拟存储中图分类号:T P316 81 文献标识码:A Linux 操作系统是一种能运行于多种平台、源代码公开、免费、功能强大、与Unix 兼容的操作系统。自其诞生以来,发展非常迅速,在我国也受到政府、企业、科研单位、大专院校的重视。我们自2000年开始对Linux 源代码(版本号是Linux 2 2 16)进行分析,首先剖析了进程管理和存储管理部分,本文是有关存储管理的一部分。主要介绍了Linux 虚存管理所用到的数据结构及其相互间的关系,据此可以更好地理解其存储管理机制,也可以在此基础上对其进行改进或在此后的研究中提供借鉴作用。作为一种功能强大的操作系统,Linux 实现了以虚拟内存为主的内存管理机制。即能够克服物理内存的局限,使用户进程在透明方式下,拥有比实际物理内存大得多的内存。本文主要阐述了Linux 虚存管理的基本特点和主要实现技术,并分析了Linux 虚存管理的主要数据结构及其相互关系。 1 Lin ux 虚存管理概述 Linux 的内存管理采用虚拟页式管理,使用多级页表,动态地址变换。进程在运行过程中可以动态浮动和扩展,为用户提供了透明的、灵活有效的内存使用方式。 1)32 bit 虚拟地址 在Linux 中,进程的4GB 虚存需通过32 bit 地址进行寻址。Linux 中虚拟地址与线性地址为同一概念,虚拟地址被分成3个子位段,而大小为4k,如图1所示。 2)Linux 的多级页表结构 图1 32位虚拟地址 标准的Linux 的虚存页表为三级页表,依次为页目录(Pag e Directory PGD)、中间页目录(Pag e Middle Directory PMD )、页表(Page Table PT E )。在i386机器上Linux 的页表结构实际为两级,PGD 和PMD 页表是合二为一的。所有有关PMD 的操作关际上是对PGD 的操作。所以源代码中形如*_pgd _*()和*_pmd_*()函数实现的功能也是一样的。 页目录(PGD)是一个大小为4K 的表,每一个进程只有一个页目录,以4字节为一个表项,分成1024个表项(或称入口点),表项的索引即为32位虚拟地址的页目录,该表项的值为所指页表的起始地址。页表(PTE)的每一个入口点的值为此表项所指的一页框(page frame),页表项的索引即为32位虚拟地址中的页号。页框(page reame)并不是物理页,它指的是虚存的一个地址空间。 3) 页表项的格式 图2 Linux 中页目录项和页表项格式 4)动态地址映射 Linux 虚存采用动态地址映射方式,即进程的地址空间和存储空间的对应关系是在程序的执行过 第26卷第3期长春理工大学学报 Vol 26N o 32003年9月 Journal of Changchun University of Science and T echnology Sep.2003
Linux内核源码分析方法 一、内核源码之我见 Linux内核代码的庞大令不少人“望而生畏”，也正因为如此，使得人们对Linux的了解仅处于泛泛的层次。如果想透析Linux，深入操作系统的本质，阅读内核源码是最有效的途径。我们都知道，想成为优秀的程序员，需要大量的实践和代码的编写。编程固然重要，但是往往只编程的人很容易把自己局限在自己的知识领域内。如果要扩展自己知识的广度，我们需要多接触其他人编写的代码，尤其是水平比我们更高的人编写的代码。通过这种途径，我们可以跳出自己知识圈的束缚，进入他人的知识圈，了解更多甚至我们一般短期内无法了解到的信息。Linux内核由无数开源社区的“大神们”精心维护，这些人都可以称得上一顶一的代码高手。透过阅读Linux 内核代码的方式，我们学习到的不光是内核相关的知识，在我看来更具价值的是学习和体会它们的编程技巧以及对计算机的理解。 我也是通过一个项目接触了Linux内核源码的分析，从源码的分析工作中，我受益颇多。除了获取相关的内核知识外，也改变了我对内核代码的过往认知： 1．内核源码的分析并非“高不可攀”。内核源码分析的难度不在于源码本身，而在于如何使用更合适的分析代码的方式和手段。内核的庞大致使我们不能按照分析一般的demo程序那样从主函数开始按部就班的分析，我们需要一种从中间介入的手段对内核源码“各个击破”。这种“按需索取”的方式使得我们可以把握源码的主线，而非过度纠结于具体的细节。 2．内核的设计是优美的。内核的地位的特殊性决定着内核的执行效率必须足够高才可以响应目前计算机应用的实时性要求，为此Linux内核使用C语言和汇编的混合编程。但是我们都 知道软件执行效率和软件的可维护性很多情况下是背道而驰的。如何在保证内核高效的前提下提高内核的可维护性，这需要依赖于内核中那些“优美”的设计。 3．神奇的编程技巧。在一般的应用软件设计领域，编码的地位可能不被过度的重视，因为开发者更注重软件的良好设计，而编码仅仅是实现手段问题——就像拿斧子劈柴一样，不用太多的思考。但是这在内核中并不成立，好的编码设计带来的不光是可维护性的提高，甚至是代码性能的提升。 每个人对内核的了理解都会有所不同，随着我们对内核理解的不断加深，对其设计和实现的思想会有更多的思考和体会。因此本文更期望于引导更多徘徊在Linux内核大门之外的人进入Linux的世界，去亲自体会内核的神奇与伟大。而我也并非内核源码方面的专家，这么做也只是希望分享我自己的分析源码的经验和心得，为那些需要的人提供参考和帮助，说的“冠冕堂皇”一点，也算是为计算机这个行业，尤其是在操作系统内核方面贡献自己的一份绵薄之力。闲话少叙（已经罗嗦了很多了，囧~），下面我就来分享一下自己的Linix内核源码分析方法。 二、内核源码难不难？ 从本质上讲，分析Linux内核代码和看别人的代码没有什么两样，因为摆在你面前的一般都不是你自己写出来的代码。我们先举一个简单的例子，一个陌生人随便给你一个程序，并要你看完源码后讲解一下程序的功能的设计，我想很多自我感觉编程能力还可以的人肯定觉得这没什么，只要我耐心的把他的代码从头到尾看完，肯定能找到答案，并且事实确实是如此。那么现在换一个假设，如果这个人是Linus，给你的就是Linux内核的一个模块的代码，你还会觉得依然那么 轻松吗？不少人可能会有所犹豫。同样是陌生人（Linus要是认识你的话当然不算，呵呵~）给 你的代码，为什么给我们的感觉大相径庭呢？我觉得有以下原因：
基于Linux内核编程的实验报告（Linux内核分析实验 报告） 以下是为大家整理的基于Linux内核编程的实验报告（Linux内核分析实验报告）的相关范文，本文关键词为基于,Linux,内核,编程,实验,报告,分析,，您可以从右上方搜索框检索更多相关文章，如果您觉得有用，请继续关注我们并推荐给您的好友，您可以在教育文库中查看更多范文。 Linux内核分析实验报告
实验题目：文件系统实验 实验目的：linux文件系统使用虚拟文件系统VFs作为内核文件子系统。可以安装多种 不同形式的文件系统在其中共存并协同工作。VFs对用户提供了统一的文件访问接口。本实验的要求是 （1）编写一个get_FAT_boot函数,通过系统调用或动态模块调用它可以提 取和显示出FAT文件系统盘的引导扇区信息。这些信息的格式定义在内核文件的fat_boot_sector结构体中。函数可通过系统调用或动态模块调用。 （2）编写一个get_FAT_dir函数,通过系统调用或动态模块调用它可以 返回FAT文件系统的当 前目录表,从中找出和统计空闲的目录项(文件名以0x00打头的为从未使用过目录项,以0xe5打头的为已删除的目录项),将这些空闲的目录项集中调整到目录表的前部。这些信息的格式定义在内核文件的msdos_dir_entry结构体中。 硬件环境：内存1g以上 软件环境：Linux（ubuntu）2-6实验步骤： 一：实验原理： 以实验4为蓝本，在优盘中编译并加载模块，启动测试程序，查
/proc/mydir/myfile的文件内容。从优盘得到fat文件系统的内容存在msdos_sb_info结构中，然后得到msdos_sb_info结构相应的属性值，得到实验一的数据。实验二中，得到fat文件系统第一个扇区的十六个文件信息。然后按照文件名头文字的比较方法，应用归并排序的方法，将头文件是0x00和0xe5的文件调到前面，其他的文件调到后面 二：主要数据结构说明： （1）超级块对象： 数据结构说明：一个已经安装的文件系统的安装点由超级块对象代表。 structsuper_block{... conststructsuper_operations*s_op;} （2）索引i节点对象 数据结构说明：索引i节点对象包含了内核要操作的文件的全部控制信息,对应着打开文件的i节点表。structinode{ conststructinode_operations*i_op;...} （3）目录项对象 数据结构说明：录项对象代表了文件路径名的各个部分,目录文件名和普 通文件名都属于目录项对象。structdentry{
Linux内核源代码解读!! 悬赏分：5 - 提问时间2007-1-24 16:28 问题为何被关闭 赵炯书中,Bootsect代码中有 mov ax , #BOOTSEG 等 我曾自学过80x86汇编,没有见过#的用法,在这为什么要用#? 另外, JMPI 的用法是什么?与JMP的区别是什么? 提问者： Linux探索者 - 一级 答复共 1 条 检举 系统初始化程序 boot.s 的分析 [转] 系统初始化程序 boot.s 的分析： 阚志刚，2000/03/20下午,在前人的基础之上进行整理完善 ******************************************************************************** ************** boot.s is loaded at 0x7c00 by the bios-startup routines, and moves itself out of the way to address 0x90000, and jumps there. 当PC 机启动时，Intel系列的CPU首先进入的是实模式，并开始执行位于地址0xFFF0处的代码，也就是ROM-BIOS起始位置的代码。BIOS先进行一系列的系统自检，然后初始化位于地址0的中断向量表。最后BIOS将启动盘的第一个扇区装入0x7C00(31K；0111,1100,0000,0000)，并开始执行此处的代码。这就是对内核初始化过程的一个最简单的描述。 最初，Linux核心的最开始部分是用8086汇编语言编写的。当开始运行时，核心将自己装入到绝对地址0x90000(576K； 1001,0000,0000,0000,0000)，再将其后的2k字节装入到地址0x90200(576.5k；1001,0000,0010,0000,0000)处，最后将核心的其余部分装入到0x10000(64k； 1,0000,0000,0000,0000). It then loads the system at 0x10000, using BIOS interrupts. Thereafter it disables all interrupts, moves the system down to 0x0000, changes to protected mode, and calls the start of system. System then must RE-initialize the protected mode in it's own tables, and enable interrupts as needed. 然后，关掉所有中断，把系统下移到0x0000(0k；0000,0000,0000,0000,0000)处，改变到保护模式，然后开始系统的运行．系统必须重新在保护模式下初始化自己的系统表格，并且打开所需的中断． NOTE 1! currently system is at most 8*65536(8*64k=512k； 1000,0000,0000,0000,0000) bytes long. This should be no problem, even in the future. I want to keep it simple. This 512 kB kernel size should be enough - in fact more would mean we'd have to move not just these start-up routines, but also do something about the cache-memory
很久以前分析的，一直在电脑的一个角落，今天发现贴出来和大家分享下。由于是word直接粘过来的有点乱，敬请谅解！ S3C2410 Linux 2.6.35.7启动分析(第一阶段) arm linux 内核生成过程 1. 依据arch/arm/kernel/vmlinux.lds 生成linux内核源码根目录下的vmlinux，这个vmlinux属于未压缩， 带调试信息、符号表的最初的内核，大小约23MB； 命令：arm-linux-gnu-ld -o vmlinux -T arch/arm/kernel/vmlinux.lds arch/arm/kernel/head.o init/built-in.o --start-group arch/arm/mach-s3c2410/built-in.o kernel/built-in.o mm/built-in.o fs/built-in.o ipc/built-in.o drivers/built-in.o net/built-in.o --end-group .tmp_kallsyms2.o 2. 将上面的vmlinux去除调试信息、注释、符号表等内容，生成arch/arm/boot/Image，这是不带多余信息的linux内核，Image的大小约 3.2MB； 命令:arm-linux-gnu-objcopy -O binary -S vmlinux arch/arm/boot/Image 3.将 arch/arm/boot/Image 用gzip -9 压缩生成arch/arm/boot/compressed/piggy.gz大小约 1.5MB；命令:gzip -f -9 < arch/arm/boot/compressed/../Image > arch/arm/boot/compressed/piggy.gz 4. 编译arch/arm/boot/compressed/piggy.S 生成arch/arm/boot/compressed/piggy.o大小约1.5MB，这里实 际上是将piggy.gz通过piggy.S编译进piggy.o文件中。而piggy.S文件仅有6行，只是包含了文件piggy.gz; 命令:arm-linux-gnu-gcc -o arch/arm/boot/compressed/piggy.o arch/arm/boot/compressed/piggy.S 5. 依据arch/arm/boot/compressed/vmlinux.lds 将arch/arm/boot/compressed/目录下的文件head.o 、piggy.o 、misc.o链接生成arch/arm/boot/compressed/vmlinux，这个vmlinux是经过压缩且含有自解压代码的内核, 大小约1.5MB; 命 令:arm-linux-gnu-ld zreladdr=0x30008000 params_phys=0x30000100 -T arch/arm/boot/compressed/vmlinux.lds a rch/arm/boot/compressed/head.o arch/arm/boot/compressed/piggy.o arch/arm/boot/compressed/misc.o -o arch/arm /boot/compressed/vmlinux
KVM虚拟机源代码分析 1，KVM结构及工作原理 1.1K VM结构 KVM基本结构有两部分组成。一个是KVM Driver ，已经成为Linux 内核的一个模块。负责虚拟机的创建，虚拟内存的分配，虚拟CPU寄存器的读写以及虚拟CPU的运行等。另外一个是稍微修改过的Qemu，用于模拟PC硬件的用户空间组件，提供I/O设备模型以及访问外设的途径。 图1 KVM基本结构 KVM基本结构如图1所示。其中KVM加入到标准的Linux内核中，被组织成Linux中标准的字符设备(/dev/kvm)。Qemu通KVM提供的LibKvm应用程序接口，通过ioctl系统调用创建和运行虚拟机。KVM Driver使得整个Linux成为一个虚拟机监控器。并且在原有的Linux两种执行模式(内核模式和用户模式)的基础上，新增加了客户模式，客户模式拥有自己的内核模式和用户模式。在虚拟机运行下，三种模式的分工如下： 客户模式：执行非I/O的客户代码。虚拟机运行在客户模式下。 内核模式：实现到客户模式的切换。处理因为I/O或者其它指令引起的从客户模式的退出。KVM Driver工作在这种模式下。 用户模式：代表客户执行I/O指令Qemu运行在这种模式下。
在KVM模型中，每一个Guest OS 都作为一个标准的Linux进程，可以使用Linux的进程管理指令管理。 在图1中./dev/kvm在内核中创建的标准字符设备，通过ioctl系统调用来访问内核虚拟机，进行虚拟机的创建和初始化；kvm_vm fd是创建的指向特定虚拟机实例的文件描述符，通过这个文件描述符对特定虚拟机进行访问控制；kvm_vcpu fd指向为虚拟机创建的虚拟处理器的文件描述符，通过该描述符使用ioctl系统调用设置和调度虚拟处理器的运行。 1.2K VM工作原理 KVM的基本工作原理：用户模式的Qemu利用接口libkvm通过ioctl系统调用进入内核模式。KVM Driver为虚拟机创建虚拟内存和虚拟CPU后执行VMLAUCH指令进入客户模式。装载Guest OS执行。如果Guest OS发生外部中断或者影子页表缺页之类的事件，暂停Guest OS的执行，退出客户模式进行一些必要的处理。然后重新进入客户模式，执行客户代码。如果发生I/O事件或者信号队列中有信号到达，就会进入用户模式处理。KVM采用全虚拟化技术。客户机不用修改就可以运行。 图2 KVM 工作基本原理
详解内核驱动操作GPIO引脚API函数 函数原型： void s3c2410_gpio_cfgpin(unsigned int pin, unsigned int function)； unsigned int s3c2410_gpio_getcfg(unsigned int pin)； void s3c2410_gpio_pullup(unsigned int pin, unsigned int to)； void s3c2410_gpio_setpin(unsigned int pin, unsigned int to)； unsigned int s3c2410_gpio_getpin(unsigned int pin)； unsigned int s3c2410_modify_misccr(unsigned int clear, unsigned int change)； int s3c2410_gpio_getirq(unsigned int pin)； 关于函数中用到的虚拟地址到物理地址转换的变量及算法可以参考 https://www.doczj.com/doc/7614022397.html,/hefeng330467115@126/blog/static/78205842201 0620511659/ 或https://www.doczj.com/doc/7614022397.html,/u3/102836/showart_2065945.html 看简单led驱动程序是用到的文件及头文件可能有： linux/include/asm-arm/arch-s3c2410/map.h linux/include/asm-arm/arch-s3c2410/regs-gpio.h linux/arch/arm/plat-s3c24xx/gpio.c linux/include/asm-arm/io.h 用Source Insight 打开这些文件，然后再看驱动程序，可以随意跳转到定义处，很是方便 pin参数： gpio引脚及特殊功能寄存器助记符都在 linux/include/asm-arm/arch-s3c2410/regs-gpio.h中定义： eg: S3C2410_GPACON S3C2410_GPADAT S3C2410_GPA0 - S3C2410_GPA22 //引脚 S3C2410_GPA0_OUT - S3C2410_GPA22_OUT //设置引脚为输出 用到哪个不清楚的可以直接到这个文件去查找 还有中断和GSTATUS： S3C2410_EXTINT0 -> irq sense control for EINT0..EINT7 S3C2410_EXTINT1 -> irq sense control for EINT8..EINT15 S3C2410_EXTINT2 -> irq sense control for EINT16..EINT23 …… function参数： 指定引脚功能：输出、输入还是特殊功能，也在 linux/include/asm-arm/arch-s3c2410/regs-gpio.h中定义。 函数功能： 1原型：void s3c2410_gpio_cfgpin(unsigned int pin, unsigned int