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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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为什么会有文件系统(一)

作者：驴肉火烧 发布于：2017-1-17 20:56 分类：文件系统

Linux发展到现今，在fs目录下我们可以看到形形色色的文件系统，眼花缭乱的同时首先需要回答的问题是，为什么会有文件系统这个东西呢？我想如果能搞清楚这个问题，会帮助大家更好的理解文件系统，那么我就尝试着来模拟一次文件系统的演进过程，于是，我们来到了那一天，那天之前，人们还没有文件系统的概念。

友情提示 : 下面将在荒诞的场景下演进人类合理的诉求

神说，要有光，于是，光照大地

神说，要有风，于是，风动四方

神说，人类要记住神，于是，有了传说

神说，怕你们忘了，得记下来，于是，有了文字，信息被存储在石板上，竹片上，纸张上，硬盘里，flash中

当信息能存在硬盘中的时候，人类如获至宝，如此大的存储量，我们能装下全世界图书馆的馆藏，于是，我们想先放一套盗墓笔记进去。

好嘞，于是，我一个字一个字的将精彩的内容顺序存储在硬盘中，终于，全套的盗墓笔记被存储在硬盘中了，还没来得及高兴，就傻眼了，我不想看秦岭神树，怎么办，这并难不倒我，略加思索，就能想到解决方案，因为是顺序存储的，从开始的地方一直读下去，当恰好跳过秦岭神树章节内容的时候，就做一个标记，记录已经跳过的字节数，下次再看的时候，就直接读到硬盘对应的位置即可，经过一番努力，我找到了并把这个字节数写在了一张纸条上，以便下次可以直接读取，避免一次次的遍历。

后来，我开始有点不耐烦了，因为这张纸条里面的内容越来越多，比如最后一章的位置，终极第一次出现的位置等等，有时我甚至记不住我需要寻找的标记是否在纸条中了，终于有一天，这张纸条丢了，我只能呵呵并且从心底认为，仅仅是顺序存储无法满足我的需求，我需要管理这些内容。

我想，最起码我需要能把全套的盗墓笔记分为8本书吧，只要根据书名，比如邛楼石影，我就立刻能找到对应的内容，我立刻想到了最简单的解决方案，仍然使用顺序存储，只不过在内容录入的时候，给每本书分100MB的存储空间，这样我如果想看第7本，那么直接从600MB偏移开始即可，那么一套盗墓笔记只需要800MB就可以存储，但是，我很快又有了一个更优的方案，在每本书的100MB可用空间内，再进行细分，给每章节进行划分，假设每本书有50章，那么每章节就是2MB空间，这样每章节按照2MB对齐，我要找第6本书的第30章节，就是(500 + 29 * 2)MB 偏移，我甚至都有点洋洋自得了，简单的设计一下就可以再也不用依赖那张小纸条(已遗失)了。

但是，很快我又遇到了新的挑战，因为这块硬盘不是我的，开始说好的800MB没有了，我被要求只能使用8MB来存储全套的盗墓笔记，原先的设计继续使用，每章只能分到20KB，这样有些内容多的章节会越界，而有些内容少的章节又不够饱满，那些没有被利用起来的空间此时显得的是那么的珍贵，于是我开始了小心翼翼字斟句酌的重新设计。

看起来，顺序存储是最节约空间的，那么只有将小纸条(已遗失)的内容也存储在硬盘中了。于是，喝下一罐可乐后，我发觉将章节抽象成一个章节类是一个不错的注意，每个章节是该类的一个对象实例，类成员包括章节名称，章节起始位置，章节字数，每个对象都64字节对齐，这样400章的索引信息只需要25KB即可完成存储，我大大方方的将全部的章节类对象存储在8MB的前32KB区域，后面剩余的全部顺序存储内容，就这样，随着需求的不断增加，我的设计也渐渐开始有文件系统的影子了，尽管我并不知道，但是一切就这样发生了，是那么的自然。

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标签: 文件系统

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Linux MMC framework(1)_软件架构

作者：wowo 发布于：2017-1-10 22:24 分类：通信类协议

由[1]中MMC、SD、SDIO的介绍可知，这三种技术都是起源于MMC技术，有很多共性，因此Linux kernel统一使用MMC framework管理所有和这三种技术有关的设备。

本文将基于[1]对MMC技术的介绍，学习Linux kernel MMC framework的软件架构。

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标签: Linux Kernel 内核 架构 Architecture framework mmc

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Linux serial framework(1)_概述

作者：wowo 发布于：2016-12-12 22:04 分类：通信类协议

串口设备（serial or uart，后面不再区分）是TTY设备的一种，Linux kernel为了方便串口驱动的开发，在TTY framework的基础上，封装了一层串口框架（serial framework）。该框架尽可能的屏蔽了TTY有关的技术细节（比较难懂），驱动工程师在编写串口驱动的时候，只需要把精力放在串口以及串口控制器本身即可。

本文将通过对serial framework的简单分析，理解上面的概念，并掌握基于该框架编写串口驱动的方法和步骤。

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标签: Linux driver framework serial 框架 串口

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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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Linux TTY framework(5)_System console driver

作者：wowo 发布于：2016-10-29 22:43 分类：TTY子系统

由[1]中的介绍可知，Linux kernel的console框架，主要提供“控制台终端”的功能，用于：

1）kernel日志信息（printk）的输出。

2）实现基础的、基于控制台的人机交互。

本文将从console driver开发者的视角，介绍：console有关的机制；编写一个console驱动需要哪些步骤；从用户的角度怎么使用；等等。

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标签: Linux Kernel 内核 driver console

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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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Linux TTY framework(4)_TTY driver

作者：wowo 发布于：2016-10-25 22:40 分类：TTY子系统

本文将从驱动工程师的角度去看TTY framework：它怎么抽象、管理各个TTY设备？它提供了哪些编程接口以方便TTY driver的开发？怎么利用这些接口编写一个TTY driver？等等。

注1：话说介绍各个framework的时候，我一直比较喜欢用provider、consumer等概念，因为非常生动、易懂。不过在TTY framework的官方俗语中，压根没有provider、consumer等概念，为了不混淆试听，就算了吧。

注2：TTY framework在Linux kernel中算得上一个比较繁琐、庞杂的framework了，再加上现在很少有人会直接去写一个TTY driver，因此本文只是介绍一些概念性的东西，以加深对TTY及其driver的理解，为后续学习serial framework打基础。一些细节的东西，大家可参考callme_friend同学写的"TTY驱动分析^[2]”，特别是其中的一些图示，很清晰！

注3：本文所使用的kernel版本为“X Project”初始的“Linux 4.6-rc5”版本。

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标签: Linux Kernel 内核 driver tty tty_struct tty_port

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