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Linux系统如何标识进程？

作者：linuxer 发布于：2017-2-23 19:10 分类：进程管理

其实两年前，本站已经有了一篇关于进程标识的文档，不过非常的简陋，而且代码是来自2.6内核。随着linux container、pid namespace等概念的引入，进程标识方面已经有了天翻地覆的变化，因此我们需要对这部分的内容进行重新整理。

本文主要分成四个部分来描述进程标识这个主题：在初步介绍了一些入门的各种IDs基础知识后，在第三章我们描述了pid、pid number、pid namespace等基础的概念。第四章重点描述了内核如何将这些基本概念抽象成具体的数据结构，最后我们简单分析了内核关于进程标识的源代码（代码来自linux4.4.6版本）。

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标签: 进程ID

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当用户空间的程序调用swi指令发起内核服务请求的时候，实际上程序其实是完成了一次“穿越”，该进程从用户态穿越到了内核态。这个过程有点象周末你在家里看片，突然有些内急，随手按下了pause按键，电影里面的世界嘎然而止了。程序世界亦然，一个swi后，用户空间的代码执行暂停了、stack（用户栈）上的数据，正文段、静态数据区、heap去的数据……一切都停下来了，程序的执行突然就转入另外一个世界，使用的栈变成了内核栈、正在执行的正文段程序变成vector_swi开始的binary code、与之匹配数据区也变化了……

一切是怎么发生的呢？CPU只有一套而已，这里硬件做了哪些动作？软件又搞了什么鬼？穿越到另外的世界当然有趣，但是如何找到回来的路？这一切疑问希望能在这样的一篇文档中讲述清楚。

本文的代码来自4.4.6内核，用ARM处理器为例子描述。

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标签: ARM 系统调用

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进程切换分析（2）：TLB处理

作者：linuxer 发布于：2017-2-9 12:05 分类：进程管理

进程切换是一个复杂的过程，本文不准备详细描述整个进程切换的方方面面，而是关注进程切换中一个小小的知识点：TLB的处理。为了能够讲清楚这个问题，我们在第二章描述在单CPU场景下一些和TLB相关的细节，第三章推进到多核场景，至此，理论部分结束。在第二章和第三章，我们从基本的逻辑角度出发，并不拘泥于特定的CPU和特定的OS，这里需要大家对基本的TLB的组织原理有所了解，具体可以参考本站的《TLB操作》一文。再好的逻辑也需要体现在HW block和SW block的设计中，在第四章，我们给出了linux4.4.6内核在ARM64平台上的TLB代码处理细节（在描述tlb lazy mode的时候引入部分x86架构的代码），希望能通过具体的代码和实际的CPU硬件行为加深大家对原理的理解。

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标签: TLB 进程切换

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进程切换分析(1)：基本框架

作者：linuxer 发布于：2017-2-4 18:43 分类：进程管理

本文主要是以context_switch为起点，分析了整个进程切换过程中的基本操作和基本的代码框架，很多细节，例如tlb的操作，cache的操作，锁的操作等等会在其他专门的文档中描述。进程切换包括体系结构相关的代码和系统结构无关的代码。第二、三、四分别描述了context_switch的代码脉络，后面的章节是以ARM64为例子，讲述了具体进程地址空间的切换过程和硬件上下文的切换过程。

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标签: 进程切换 context_switch

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内存初始化代码分析（三）：创建系统内存地址映射

作者：linuxer 发布于：2016-11-24 12:08 分类：内存管理

经过内存初始化代码分析（一）和内存初始化代码分析（二）的过渡，我们终于来到了内存初始化的核心部分：paging_init。当然本文不能全部解析完该函数（那需要的篇幅太长了），我们只关注创建系统内存地址映射这部分代码实现，也就是解析paging_init中的map_mem函数。

同样的，我们选择的是4.4.6的内核代码，体系结构相关的代码来自ARM64。

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标签: create_mapping

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内存初始化代码分析（二）：内存布局

作者：linuxer 发布于：2016-11-18 18:25 分类：内存管理

同样的，本文是内存初始化文章的一份补充文档，希望能够通过这样的一份文档，细致的展示在初始化阶段，Linux 4.4.6内核如何从device tree中提取信息，完成内存布局的任务。具体的cpu体系结构选择的是ARM64。

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标签: Memory 内存布局 layout

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内存初始化代码分析（一）：identity mapping和kernel image mapping

作者：linuxer 发布于：2016-11-10 19:07 分类：内存管理

本文没有什么框架性的东西，就是按照__create_page_tables代码的执行路径走读一遍，记录在初始化阶段，内核是如何创建内核运行需要的页表过程。想要了解一些概述性的、框架性的东西可以参考内存初始化文档。

本文的代码来自ARM64，内核版本是4.4.6，此外，阅读本文最好熟悉ARMv8中翻译表描述符的格式。

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标签: __create_page_tables

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进程管理和终端驱动：基本概念

作者：linuxer 发布于：2016-10-28 18:56 分类：进程管理

对于任何一种OS，终端部分的内容总是令人非常的痛苦和沮丧，GNU/linux也是如此。究其原因主要有两个，一是终端驱动和终端相关的系统软件承载了太多的内容：各种虚拟终端、伪终端、串口通信、modem、printer等。其次可能是终端和信号处理、进程关系等耦合在一起加大了理解终端驱动的难度。本文的目标是希望能够理清这些内容。

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标签: process tty session group

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内存初始化（上）

作者：linuxer 发布于：2016-10-13 12:05 分类：内存管理

一直以来，我都非常着迷于两种电影拍摄手法：一种是慢镜头，将每一个细节全方位的展现给观众。另外一种就是快镜头，多半是反应一个时代的变迁，从非常长的时间段中，截取几个典型的snapshot，合成在十几秒的镜头中，可以让观众很快的了解一个事物的发展脉络。对应到技术层面，慢镜头有点类似情景分析，把每一行代码都详细的进行解析，了解技术的细节。快镜头类似数据流分析，勾勒一个过程中，数据结构的演化。本文采用了快镜头的方法，对内存初始化部分进行描述，不纠缠于具体函数的代码实现，只是希望能给大家一个概略性的印象（有兴趣的同学可以自行研究代码）。BTW，在本文中我们都是基于ARM64来描述体系结构相关的内容。

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标签: 初始化内存管理

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