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Linux调度器：用户空间接口

作者：linuxer 发布于：2017-3-10 18:50 分类：进程管理

Linux调度器神秘而充满诱惑，每个Linux工程师都想深入其内部一探究竟。不过中国有一句古话叫做“相由心生”，一个模块精巧的内部逻辑（也就是所谓的“心”）其外延就是简洁而优雅的接口（我称之为“相”）。通过外部接口的定义，其实我们也可以收获百分之六七十的该模块的内部信息。因此，本文主要描述Linux调度器开放给用户空间的接口。

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标签: 调度器 进程管理

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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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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

4、Session ID

需要强调的是本文focus在identification，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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