内核 - 蜗窝科技

Linux kernel内存管理的基本概念

作者：wowo 发布于：2017-11-9 22:37 分类：内存管理

内存（memory）在Linux系统中是一种牵涉面极广的资源，上至应用程序、下至kernel和driver，无不为之魂牵梦绕。加上它天然的稀缺性，导致内存管理（Memory Management，简称MM）是linux kernel中非常重要又非常复杂的一个子系统。

重要性就不多说了，Kernel自有分寸。关于复杂性（鉴于Linux kernel优秀的抽象能力），应该不会被普通人（Linux系统的使用者、应用工程师、驱动工程师、轻量级的内核工程师）感知到才对。事实确实如此，Kernel屏蔽掉了大多数的实现细节，尽量以简单、易用的方式向其它模块提供memory服务。

不过呢，这个世界上没有完美的存在，kernel的内存管理也是如此，由于两方面的原因：一、众口难调，内存管理有关的需求实在太复杂了；二、CPU、Device和Memory之间纠结的三角恋（参考下面图片），导致它也（不得不）提供了很多啰里啰唆的、不易理解的功能（困扰了很多从入门级到资深级的linux软件工程师）。

图片1 CPU, Device and Memory

基于上面的原因，本站内存管理子系统发布了很多分析文章，以帮助大家理解内存管理有关的概念。不过到目前为止，还缺少一篇索引类的文章，从整体出发，理解Kernel内存管理所需要面对的软硬件局面、所要解决的问题，以及各个内存管理子模块的功能和意义。这就是本文的目的。

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标签: Linux Kernel 内核内存管理 mm 概念

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Linux kernel scatterlist API介绍

作者：wowo 发布于：2017-10-13 22:20 分类：内存管理

我们在那些需要和用户空间交互大量数据的子系统（例如MMC^[1]、Video、Audio等）中，经常看到scatterlist的影子。对我们这些“非英语母语”的人来说，初见这个词汇，脑袋瞬间就蒙圈了。scatter可翻译成“散开、分散”，list是“列表”的意思，因而scatterlist可翻译为“散列表”。“散列表”又是什么？太抽象了！

之所以抽象，是因为这个词省略了主语----物理内存（Physical memory），加上后，就好理解了多了，既：物理内存的散列表。再通俗一些，就是把一些分散的物理内存，以列表的形式组织起来。那么，也许你会问，有什么用处呢？

当然有用，具体可参考本文后续的介绍。

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标签: Linux Kernel 内核 scatterlist sg_table

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Linux reset framework

作者：wowo 发布于：2017-9-1 10:46 分类：电源管理子系统

大家都知道，复杂IC内部有很多具有独立功能的硬件模块，例如CPU cores、GPU cores、USB控制器、MMC控制器、等等，出于功耗、稳定性等方面的考虑，有些IC在内部为这些硬件模块设计了复位信号（reset signals），软件可通过寄存器（一般1个bit控制1个硬件）控制这些硬件模块的复位状态。

Linux kernel为了方便设备驱动的编写，抽象出一个简单的软件框架----reset framework，为reset的provider提供统一的reset资源管理手段，并为reset的consumer（各个硬件模块）提供便捷、统一的复位控制API。

reset framework的思路、实现和使用都非常简单、易懂（参考kernel有关的API--include/linux/reset-controller.h、include/linux/reset.h可知），不过麻雀虽小，五脏俱全，通过它可以加深对Linux kernel的设备模型、驱动框架、分层设计、provider/consumer等设计思想的理解，因此本文将对其进行一个简单的罗列和总结。

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标签: Linux Kernel 内核 framework reset

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Linux DMA Engine framework(2)_功能介绍及解接口分析

作者：wowo 发布于：2017-5-2 22:47 分类：Linux内核分析

从我们的直观感受来说，DMA并不是一个复杂的东西，要做的事情也很单纯直白。因此Linux kernel对它的抽象和实现，也应该简洁、易懂才是。不过现实却不甚乐观（个人感觉），Linux kernel dmaengine framework的实现，真有点晦涩的感觉。为什么会这样呢？

如果一个软件模块比较复杂、晦涩，要么是设计者的功力不够，要么是需求使然。当然，我们不敢对Linux kernel的那些大神们有丝毫怀疑和不敬，只能从需求上下功夫了：难道Linux kernel中的driver对DMA的使用上，有一些超出了我们日常的认知范围？

要回答这些问题并不难，将dmaengine framework为consumers提供的功能和API梳理一遍就可以了，这就是本文的目的。当然，也可以借助这个过程，加深对DMA的理解，以便在编写那些需要DMA传输的driver的时候，可以更游刃有余。

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标签: Linux Kernel 内核 API dma engine

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Linux DMA Engine framework(1)_概述

作者：wowo 发布于：2017-3-30 22:01 分类：Linux内核分析

前面文章介绍“Linux MMC framework”的时候，涉及到了MMC数据传输，进而不可避免地遭遇了DMA(Direct Memory Access)。因而，择日不如撞日，就开几篇文章介绍Linux的DMA Engine framework吧。

本文是DMA Engine framework分析文章的第一篇，主要介绍DMA controller的概念、术语（从硬件的角度，大部分翻译自kernel的document^[1]）。之后，会分别从Provider（DMA controller驱动）和Consumer（其它驱动怎么使用DMA传输数据）两个角度，介绍Linux DMA engine有关的技术细节。

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标签: Linux Kernel 内核 framework dma engine

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Linux MMC framework(2)_host controller driver

作者：wowo 发布于：2017-3-8 21:33 分类：通信类协议

本文是Linux MMC framework的第二篇，将从驱动工程师的角度，介绍MMC host controller driver有关的知识，学习并掌握如何在MMC framework的框架下，编写MMC控制器的驱动程序。同时，通过本篇文章，我们会进一步的理解MMC、SD、SDIO等有关的基础知识。

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标签: Linux Kernel 内核 driver mmc host

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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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X-015-KERNEL-ARM generic timer driver的移植

作者：wowo 发布于：2016-11-2 22:31 分类：X Project

本文将基于“Linux时间子系统之（十七）：ARM generic timer驱动代码分析^[1]”，以bubblegum-96平台为例，介绍ARM generic timer的移植步骤。

另外，我们在[2]中完成了ARM GIC驱动的移植，但还没有测试是否可用。刚好借助timer驱动，测试GIC是否可以正常工作，顺便理解Interrupt的使用方法。

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标签: Linux Kernel 内核 timer porting generic

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X-014-KERNEL-ARM GIC driver的移植

作者：wowo 发布于：2016-10-31 22:23 分类：X Project

“X Project”完成“X-012-KERNEL-serial early console的移植”之后，终止在如下的kernel panic中：

NR_IRQS:64 nr_irqs:64 0
Kernel panic - not syncing: No interrupt controller found.
---[ end Kernel panic - not syncing: No interrupt controller found.

结果很明显，系统中没有注册中断控制器。因此，本文将以“Bubbugum-96”平台为例，介绍ARM GIC驱动的移植步骤，顺便继续加深对device tree的理解和认识。

注1：由于“Bubbugum-96”的GIC符合ARM标准，Linux kernel中相关的驱动是现成的，因此GIC驱动的移植就非常简单了，只要配置一下device tree即可。

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标签: Linux Kernel 内核 driver porting 移植

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