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2024-12-25 13:16:51 来源:短信快捷发送源码

1.2024年度Linux6.9内核最新源码解读-网络篇-【server端】-【第一步】创建--socket
2.Linux内核源码解析---cgroup实现之整体架构与初始化
3.Linux内核源码分析:Linux内核版本号和源码目录结构
4.LINUX内核源代码情景分析(上册)目录
5.Linux内核源码解析---mount挂载原理
6.剖析Linux内核源码解读之《实现fork研究(一)》

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2024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内核的内内核网络篇,从服务端的核源第一步:创建socket开始。理解用户空间与内核空间的码案交互至关重要。当我们在用户程序中调用socket(AF_INET,例分 SOCK_STREAM, 0),实际上是源码触发了从用户空间到内核空间的系统调用sys_socket(),这是案例书源码仓库创建网络连接的关键步骤。

       首先,分析让我们关注sys_socket函数。内内核这个函数在net/socket.c文件的核源位置,无论内核版本如何,码案都会调用__sys_socket_create函数来实际创建套接字,例分它接受地址族、源码类型、案例协议和结果指针。分析创建失败时,内内核会返回错误指针。

       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)。

       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msvod 后台源码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。vps面板源码

       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。

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,版本号的精心设计彰显其功能定位。Linux采用xxx.yyy.zzz的格式,其中yy代表驱动和bug修复,zz则是修订次数的递增。主版本号(xx)与次版本号(yy)共同描绘了核心功能的大致轮廓,而修订版(zz)则确保了系统的稳定性与可靠性。

       Linux源码的结构犹如一座精密的城堡,由多个功能强大的模块构成。首先,arch目录下包含针对不同体系结构的代码,比如RISC-V和x的虚拟地址翻译,是裂变源码批发内核与硬件之间的重要桥梁。接着,blockdrivers的区别在于,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,fsnet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,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scriptssamples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。开机视频源码用户内核源码在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内核源代码情景分析(上册)目录

       LINUX内核源代码情景分析(上册)详细介绍了多个核心概念和功能,以下是各章节的概要:

       第1章,预备知识,首先介绍了Linux内核的基本概念,包括Linux内核的简介,Intel X CPU系列的寻址方式,以及在内核源代码中C语言和汇编语言的使用。这部分为后续深入学习打下基础。

       第2章,存储管理,详细探讨了Linux内存管理的核心框架,包括地址映射的全过程、重要数据结构和函数,以及防止越界访问的机制。此外,还涉及用户堆栈的扩展、物理页面的使用与管理、页面换出和换入,以及内核缓冲区和外部设备存储的地址映射。

       第3章,聚焦中断、异常和系统调用,解析了X CPU中断的硬件支持,中断向量表IDT的初始化,以及中断请求和服务流程。页面异常处理、时钟中断和系统调用的实现也在此章节有所涉及。

       在第4章,进程与进程调度,详细讲解了进程的四要素,创建、执行与消亡的过程,以及系统调用如fork、vfork、clone、execve、exit和wait4的使用。此外,还讨论了进程调度与切换、强制性调度和互斥操作。

       第5章,文件系统部分,涵盖了文件系统概述、路径名到目标节点的转换,访问权限管理,文件系统的安装与卸载,以及文件的打开、读写操作。特殊文件系统/proc也进行了深入解析。

       第6章,传统Unix进程间通信,从管道、命名管道、信号、ptrace和报文传递等机制展开,展示了进程间通信的多种手段。

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。

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 -- 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。

从Linux内核源码的角度深入解释进程(图例解析)

       进程,作为操作系统的基本概念,是程序执行过程的体现,自计算机诞生以来,其工作原理沿用冯诺依曼架构。从代码编译生成的可执行文件在特定环境中加载到内存,便构成了一个执行中的进程。进程的生命周期涉及启动、状态转换、执行和退出等阶段。在Linux中,进程的创建始于fork调用,通过复制当前进程生成新进程,接着通过exec初始化新进程地址空间,进入就绪状态等待调度。

       进程在操作系统中被抽象为task_struct,这个庞大的结构体,即进程描述符,记录了进程的全部属性和操作,包括进程ID(pid)和状态。查看进程ID和父进程ID可以通过特定命令。状态字段通过long类型表示,其他细节可以通过源码深入探究。

       创建进程涉及fork和copy_process函数,fork仅复制轻量级信息,使用写时复制技术避免数据冲突。fork后的子进程在必要时通过exec开始独立执行。在Linux中,线程和进程本质上是相同的,区别在于资源的共享程度。

       进程调度采用抢占式策略,如CFS(完全公平调度)通过虚拟运行时来实现公平调度,通过时间记账和红黑树组织队列来高效选择进程。进程退出时,会清理资源并可能转化为孤儿进程,由特定进程接管。理解这些原理有助于深入理解Linux内核对进程的管理机制。

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。