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slub分配器

作者：itrocker 发布于：2015-12-21 18:51 分类：内存管理

Linux的物理内存管理采用了以页为单位的buddy system（伙伴系统），但是很多情况下，内核仅仅需要一个较小的对象空间，而且这些小块的空间对于不同对象又是变化的、不可预测的，所以需要一种类似用户空间堆内存的管理机制(malloc/free)。然而内核对对象的管理又有一定的特殊性，有些对象的访问非常频繁，需要采用缓冲机制；对象的组织需要考虑硬件cache的影响；需要考虑多处理器以及NUMA架构的影响。90年代初期，在Solaris 2.4操作系统中，采用了一种称为“slab”（原意是大块的混凝土）的缓冲区分配和管理方法，在相当程度上满足了内核的特殊需求。

多年以来，SLAB成为linux kernel对象缓冲区管理的主流算法，甚至长时间没有人愿意去修改，因为它实在是非常复杂，而且在大多数情况下，它的工作完成的相当不错。但是，随着大规模多处理器系统和 NUMA系统的广泛应用，SLAB 分配器逐渐暴露出自身的严重不足：

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标签: slub slab

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Linux graphic subsytem(1)_概述

作者：wowo 发布于：2015-12-17 22:21 分类：图形子系统

图形子系统是linux系统中比较复杂的子系统之一：对下，它要管理形态各异的、性能各异的显示相关的器件；对上，它要向应用程序提供易用的、友好的、功能强大的图形用户界面（GUI）。因此，它是linux系统中少有的、和用户空间程序（甚至是用户）息息相关的一个子系统。

本文是图形子系统分析文章的第一篇，也是提纲挈领的一篇，将会从整体上，对linux图形子系统做一个简单的概述，进而罗列出显示子系统的软件构成，后续的文章将会围绕这些软件一一展开分析。

注1：本文所有的描述将以原生linux系统为例（如Ubuntu、Debian等），对其它基于linux的系统（如Android），部分内容会不适用。

注2：本文很多图片都是从网上搜集而来的（很多是从维基百科）。虽然蜗窝的宗旨是用自己的语言表述，尽量自己画图，但是linux图形子系统太复杂了，蜗蜗的理解有限，而老外的图画的实在太好，蜗蜗觉得，再怎么努力，也画不出更好的了，因此本着为读者负责的态度，就直接copy了。

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标签: Linux display subsystem GUI Wayland SurfaceFlinger DRI

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Why Memory Barriers？中文翻译（上）

作者：linuxer 发布于：2015-12-10 19:11 分类：内核同步机制

本文是对perfbook的附录C Why Memory Barrier的翻译，希望通过对大师原文的翻译可以弥补之前译者发布的关于memory barrier的一篇很拙劣的文章的遗憾。

本文的翻译不是一一对应的翻译，主要是领会精神，用自己的语言表述，最优先保证的是中文表述的流畅而不是和原文保持一致（希望可以做到）。由于水平有限，欢迎指正。

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标签: Memory 内存屏障 barrier

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Linux内核同步机制之（七）：RCU基础

作者：linuxer 发布于：2015-12-3 12:57 分类：内核同步机制

关于RCU的文档包括两份，一份讲基本的原理（也就是本文了），一份讲linux kernel中的实现。第二章描述了为何有RCU这种同步机制，特别是在cpu core数目不断递增的今天，一个性能更好的同步机制是如何解决问题的，当然，再好的工具都有其适用场景，本章也给出了RCU的一些应用限制。第三章的第 一小节描述了RCU的设计概念，其实RCU的设计概念比较简单，比较容易理解，比较困难的是产品级别的RCU实现，我们会在下一篇文档中描述。第三章的第 二小节描述了RCU的相关操作，其实就是对应到了RCU的外部接口API上来。最后一章是参考文献，perfbook是一本神奇的数，喜欢并行编程的同学 绝对不能错过的一本书，强烈推荐。和perfbook比起来，本文显得非常的丑陋（主要是有些RCU的知识还是理解不深刻，可能需要再仔细看看linux kernel中的实现才能了解其真正含义），除了是中文表述之外，没有任何的优点，英语比较好的同学可以直接参考该书。

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标签: RCU

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Linux进程冻结技术

作者：itrocker 发布于：2015-11-24 15:01 分类：电源管理子系统

1 什么是进程冻结

进程冻结技术（freezing of tasks）是指在系统hibernate或者suspend的时候，将用户进程和部分内核线程置于“可控”的暂停状态。

2 为什么需要冻结技术

假设没有冻结技术，进程可以在任意可调度的点暂停，而且直到cpu_down才会暂停并迁移。这会给系统带来很多问题：

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标签: Linux freeze

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linux kernel内存回收机制

作者：itrocker 发布于：2015-11-12 20:37 分类：内存管理

无论计算机上有多少内存都是不够的，因而linux kernel需要回收一些很少使用的内存页面来保证系统持续有内存使用。页面回收的方式有页回写、页交换和页丢弃三种方式：如果一个很少使用的页的后备存储器是一个块设备（例如文件映射），则可以将内存直接同步到块设备，腾出的页面可以被重用；如果页面没有后备存储器，则可以交换到特定swap分区，再次被访问时再交换回内存；如果页面的后备存储器是一个文件，但文件内容在内存不能被修改（例如可执行文件），那么在当前不需要的情况下可直接丢弃。

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linux cpufreq framework(5)_ARM big Little driver

作者：wowo 发布于：2015-11-10 22:04 分类：电源管理子系统

也许大家会觉得奇怪：为什么Linux kernel把对ARM big·Lttile的支持放到了cpufreq的框架中？

众所周知，ARM的big·Little架构，也称作HMP（具体可参考“Linux CPU core的电源管理(2)_cpu topology”中相关的介绍），通过在一个chip中封装两种不同类型的ARM core的方式，达到性能和功耗的平衡。这两类ARM Core，以cluster为单位，一类为高性能Core（即big core），一类为低性能Core（即Little core），通过它们的组合，可以满足不同应用场景下的性能和功耗要求，例如：非交互式的后台任务、或者流式多媒体的解码，可以使用低功耗的Little core处理；突发性的屏幕刷新，可以使用高性能的big core处理。

那么问题来了，Linux kernel怎么支持这种框架呢？

注1：本文很多理论性的表述，或多或少的理解并翻译自：“http://lwn.net/Articles/481055/”，感兴趣的读者可以自行阅读。

注2：本文基于linux-3.18-rc4内核，其它版本内核可能会稍有不同。

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标签: Linux ARM cpufreq hmp big little

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linux kernel内存碎片防治技术

作者：itrocker 发布于：2015-11-2 10:24 分类：内存管理

Linux kernel组织管理物理内存的方式是buddy system（伙伴系统），而物理内存碎片正式buddy system的弱点之一，为了预防以及解决碎片问题，kernel采取了一些实用技术，这里将对这些技术进行总结归纳。

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标签: 内存碎片

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RCU synchronize原理分析

作者：itrocker 发布于：2015-10-27 19:10 分类：内核同步机制

    RCU（Read-Copy Update）是Linux内核比较成熟的新型读写锁，具有较高的读写并发性能，常常用在需要互斥的性能关键路径。在kernel中，rcu有tiny rcu和tree rcu两种实现，tiny rcu更加简洁，通常用在小型嵌入式系统中，tree rcu则被广泛使用在了server, desktop以及android系统中。本文将以tree rcu为分析对象。

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标签: RCU

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作業系統之前的程式 for rpi2 (1) - mmu (0) : 位址轉換

作者：descent 发布于：2015-10-27 9:00 分类：Linux内核分析

stm32f4discovery 是很好的 os 練習平台, 不過沒有 mmu 是我覺得可惜的部份, 而 raspberrypi 2 正好可以補足這部份, 然而 rpi2 我目前還不知道怎麼使用 jtag, 在除錯上會比較麻煩, 得用冥想的。

沒想到第二個 bare-metal rpi2 程式就要搞 mmu 了, 感覺很硬斗, 我自己覺得還好, 畢竟我已經累積了不少經驗/知識。這就是累積的力量。

之前有寫過 x86 mmu 的文章, 那時候 mmu 並不是我重點學習的部份, 現在換個平台, 再來重新學習。

raspberrypi 2 是 arm cortex A7, 這是比較新的架構, 網路上找的 mmu 資訊大部份都是 arm v6 的, 而 DS-5 有 startup_Cortex-A7/startup.s 可以用來參考, 程式碼配合手冊, 可以加速學習速度。

我強烈建議你先看《一步步写嵌入式操作系统:ARM编程的方法与实践》3.2 ~ 3.4, 否則應該看不懂這篇, 除了理論 (在一步步写嵌入式操作系统:ARM编程的方法与实践提到, 所以我不會說明 arm v6 mmu 工作方式, 這本書說明的很詳細, 這本書雖然絕版了卻很容易找到, 別擔心, 這本書寫的是 arm v6, 但還是有很大的參考價值), 我還會展示實作的程式碼, 可以想成是一步步写嵌入式操作系统:ARM编程的方法与实践 arm v7-A 真實機器 (rpi2) 的版本。

由於是 arm v7-A, 所以還要搭配 ARM® Architecture Reference Manual ARMv7-A and ARMv7-R edition Chapter B3 Virtual Memory System Architecture (VMSA) 研讀 (因為我找不到中文的, 所以只好自己 K 英文手冊), 若你真的看過一步步写嵌入式操作系统:ARM编程的方法与实践, 再看這部份會好懂些。大同中有小異, cortex v7-A 多了一些欄位, 所以還是要參考一下手冊的內容。這部份有 200 多頁, 不過並不需要真的看完才會設定, 我大概看了 10 頁左右就足夠我的測試。

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标签: MMU

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