ARM Linux上的系统调用代码分析

作者:linuxer 发布于:2017-2-20 18:54 分类:进程管理

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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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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ACCESS_ONCE宏定义的解释

作者:linuxer 发布于:2014-7-17 12:34 分类:进程管理

在阅读RCU代码的时候遇到了ACCESS_ONCE这个宏定义,感觉比较有意思,因此独立出来一篇文档来描述它。

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标签: ACCESS_ONCE

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Process Creation(二)

作者:linuxer 发布于:2014-4-28 15:40 分类:进程管理

本文是Process Creation(一)的延续,主要内容包括:

1、进程描述符中Realtime Mutex相关数据结构的初始化

2、子进程如何复制父进程的credentials

3、per-task delay accounting的处理

4、子进程如何复制父进程的flag

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标签: process management do_fork

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Process Creation(一)

作者:linuxer 发布于:2014-4-23 8:39 分类:进程管理


为什么要写一个关于进程如何创建的文档?其实用do_fork作为关键字进行索引,你会发现网上的相关文档数以万计。作为一个内核工程师,对进程以及进程相关的内容当然是非常感兴趣,但是网上的资料并不能令我非常满意(也许是我没有检索到好的文章),一个简单的例子如下:

static void copy_flags(unsigned long clone_flags, struct task_struct *p)
{
    unsigned long new_flags = p->flags;

    new_flags &= ~(PF_SUPERPRIV | PF_WQ_WORKER);
    new_flags |= PF_FORKNOEXEC;
    p->flags = new_flags;
}

上 面的代码是进程创建过程的一个片段,网上的解释一般都是对代码逻辑的描述:清除PF_SUPERPRIV 和PF_WQ_WORKER这两个flag的标记,设定PF_FORKNOEXEC标记。坦率的讲,这样的代码解析没有任何意义,其实c代码都已经是非常 清楚了。当然,也有的文章进行了进一步的分析,例如对PF_SUPERPRIV 被清除进行了这样的解释:表明进程是否拥有超级用户权限的PF_SUPERPRIV标志被清0。很遗憾,这样的解释不能令人信服,因为如果父进程是超级用 户权限,其创建的子进程是要继承超级用户权限的。

正因为如此,我想对linux kernel中进程创建涉及的方方面面的系统知识进行梳理,在我的能力范围内对进程创建的source code进行逐行解析。一言以蔽之,do_fork的source code只是索引,重要的是与其相关的各个知识点。

由于进程创建是一个大工程,因此分成若干的部分。本文是第一部分,主要内容包括:

1、从用户空间看进程创建

2、系统调用层面看进程创建

3、trace的处理

4、参数检查

5、复制thread_info和task_struct

注:本文引用的内核代码来自3.14版本的linux kernel。



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标签: do_fork

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process identification

作者:linuxer 发布于:2014-3-26 12:28 分类:进程管理

一、概述

本文主要描述在linux kernel中如何标识一个或者一组和进程(线程)相关的实体,包括:

1、进程ID(线程组ID

2、线程ID

3、进程组ID

4Session ID

需要强调的是本文focusidentification,很多展开的内容会有一系列文档描述。

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标签: process management

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process credentials

作者:linuxer 发布于:2014-3-21 16:32 分类:进程管理

一、介绍

linux系统中的一个进程运行起来的时候,总是要访问系统的资源,访问文件或者向其他的进程发送信号。系统是否允许其进行这些操作?系统是根据什么来判断该进程的权限?这些问题是和进程信任状(process credentials)相关。

process credentials包括一系列的ID,如下:

1real user ID real group ID

2effective user ID effective group ID

3saved set-user-ID saved set-group-ID

4file-system user ID file-system group ID

5supplementary group IDs

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标签: process management

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