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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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Linux PWM framework(1)_简介和API描述

作者：wowo 发布于：2015-10-11 15:45 分类：通信类协议

PWM是Pulse Width Modulation（脉冲宽度调制）的缩写，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，其本质是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。在嵌入式设备中，PWM多用于控制马达、LED、振动器等模拟器件。

PWM framework是kernel为了方便PWM driver开发、PWM使用而抽象出来的一套通用API，之所以要分析该framework，原因如下：

1）PWM接口，本质上一种通信协议，和I2C、SPI、USB、WIFI等没有任何差别。因此，本文将会是kernel通信协议有关framework的分析文章的第一篇。

2）它太简单了！但是，虽然简单，思路却大同小异，因而非常适合做第一篇。

3）我计划整理显示子系统的分析文章，而PWM，是显示子系统中最基础的那一个。

闲话少说，言归正传！

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标签: Linux driver pwm

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Linux vm运行参数之（二）：OOM相关的参数

作者：linuxer 发布于：2015-9-28 12:10 分类：内存管理

本文是描述Linux virtual memory运行参数的第二篇，主要是讲OOM相关的参数的。为了理解OOM参数，第二章简单的描述什么是OOM。如果这个名词对你毫无压力，你可以直接 进入第三章，这一章是描述具体的参数的，除了描述具体的参数，我们引用了一些具体的内核代码，本文的代码来自4.0内核，如果有兴趣，可以结合代码阅读， 为了缩减篇幅，文章中的代码都是删减版本的。按照惯例，最后一章是参考文献，本文的参考文献都是来自linux内核的Documentation目录，该 目录下有大量的文档可以参考，每一篇都值得细细品味。

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标签: oom

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Linux vm运行参数之（一）：overcommit相关的参数

作者：linuxer 发布于：2015-9-23 18:54 分类：内存管理

终于可以进入Linux kernel内存管理的世界了，但是从哪里入手是一个问题，当面对一个复杂系统的时候，有时候不知道怎么开始。遵守“一切以人为本”的原则，我最终选择先 从从userspace的视角来看内核的内存管理。最开始的系列文章选择了vm运行参数这个主题。执行ls /proc/sys/vm的命令，你可以看到所有的vm运行参数，本文选择了overcommit相关参数来介绍。

本文的代码来自4.0内核。

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标签: overcommit

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Linux CPU core的电源管理(5)_cpu control及cpu hotplug

作者：wowo 发布于：2015-9-19 21:39 分类：电源管理子系统

由“Linux CPU core的电源管理(1)_概述”的描述可知，kernel cpu control位于“.\kernel\cpu.c”中，是一个承上启下的模块，负责屏蔽arch-dependent的实现细节，向上层软件提供控制CPU core的统一API（主要包括cpu_up/cpu_down等接口的实现）。本文将基于这些API，从上到下，分析CPU core从启动到关闭的整个过程（主要是CPU hotplug），进一步理解系统运行过程中CPU core电源管理相关的行为。

注1：其实这一部分已经不属于电源管理的范畴了，而是系统级的软件行为（boot、调度、电源管理等等），之所以放到这里讲述，主要原因是，这些复杂行为的背后，目的只有一个----节电。因此，本文只会focus在CPU core power状态切换的过程上，涉及到得其它知识，如进程调度，只会一笔带过。

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标签: Linux cpu hotplug cpu_up cpu_down smpboot

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Linux内核同步机制之（六）：Seqlock

作者：linuxer 发布于：2015-9-9 11:55 分类：内核同步机制

普通的spin lock对待reader和writer是一视同仁，RW spin lock给reader赋予了更高的优先级，那么有没有让writer优先的锁的机制呢？答案就是seqlock。本文主要描述linux kernel 4.0中的seqlock的机制，首先是seqlock的工作原理，如果想浅尝辄止，那么了解了概念性的东东就OK了，也就是第二章了，当然，我还是推荐 普通的驱动工程师了解seqlock的API，第三章给出了一个简单的例子，了解了这些，在驱动中（或者在其他内核模块）使用seqlock就可以易如反 掌了。细节是魔鬼，概念性的东西需要天才的思考，不是说就代码实现的细节就无足轻重，如果想进入seqlock的内心世界，推荐阅读第四章seqlock 的代码实现，这一章和cpu体系结构相关的内容我们选择了ARM64（呵呵～～要跟上时代的步伐）。最后一章是参考资料，如果觉得本文描述不清楚，可以参 考这些经典文献，在无数不眠之夜，她们给我心灵的慰籍，也愿能够给读者带来快乐。

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标签: Seqlock

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