蜗窝科技

Linux内核的自旋锁

作者：沙漠之狐 发布于：2019-5-17 19:11 分类：内核同步机制

自旋锁用于处理器之间的互斥，适合保护很短的临界区，并且不允许在临界区睡眠。申请自旋锁的时候，如果自旋锁被其他处理器占有，本处理器自旋等待（也称为忙等待）。

进程、软中断和硬中断都可以使用自旋锁。

自旋锁的实现经历了3个阶段：

(1)     最早的自旋锁是无序竞争的，不保证先申请的进程先获得锁。

(2)     第2个阶段是入场券自旋锁，进程按照申请锁的顺序排队，先申请的进程先获得锁。

(3)     第3个阶段是MCS自旋锁。入场券自旋锁存在性能问题：所有申请锁的处理器在同一个变量上自旋等待，缓存同步的开销大，不适合处理器很多的系统。MCS自旋锁的策略是为每个处理器创建一个变量副本，每个处理器在自己的本地变量上自旋等待，解决了性能问题。

阅读全文>>

标签: Linux 自旋锁 锁

评论(13) 浏览(23081)

tty驱动分析

作者：callme_friend 发布于：2018-4-20 18:02 分类：TTY子系统

分析背景：xilinx_uartps.c (drivers\tty\serial)----linux-4.9内核

以具体驱动为例，描述了驱动的注册、打开和读写过程；梳理了相关数据结构间的关系。最后给出了一个模拟tty驱动实例。

阅读全文>>

标签: Linux tty 模拟串口

评论(26) 浏览(30673)

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。

阅读全文>>

标签: Linux Kernel 内核 内存管理 mm 概念

评论(7) 浏览(34566)

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。

阅读全文>>

标签: Linux Kernel 内核 scatterlist sg_table

评论(9) 浏览(33282)

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。

阅读全文>>

标签: Linux Kernel 内核 framework reset

评论(1) 浏览(16498)

X-023-KERNEL-Linux pinctrl driver的移植

作者：wowo 发布于：2017-7-14 21:58 分类：X Project

本文是“linux内核中的GPIO系统之（4）：pinctrl驱动的理解和总结”的一个实例，结合”X Project”的开发过程，介绍pinctrl driver的移植步骤，进而加深对pinctrl framework的理解。

注1：本文后续的描述，kernel基于本站“X Project”所使用的kernel版本^[4]，硬件基于 ”X Project”所使用的“Bubbugum-96”平台。

阅读全文>>

标签: Linux Kernel driver porting pinctrl

评论(0) 浏览(8605)

linux内核中的GPIO系统之（4）：pinctrl驱动的理解和总结

作者：wowo 发布于：2017-6-27 22:30 分类：GPIO子系统

本站之前的三篇文章^[1][2][3]介绍了pin controller（对应的pin controller subsystem）、gpio controller（对应的GPIO subsystem）有关的基本概念，包括pin multiplexing、pin configuration等等。本文将基于这些文章，单纯地从pin controller driver的角度（屏蔽掉pinctrl core的实现细节），理解pinctrl subsystem的设计思想，并掌握pinctrl驱动的移植和实现方法。

阅读全文>>

标签: Linux driver GPIO subsystem pinctrl

评论(7) 浏览(57514)

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。

阅读全文>>

标签: Linux Kernel 内核 API dma engine

评论(13) 浏览(41409)

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。

阅读全文>>

标签: Linux Kernel 内核 framework dma engine

评论(14) 浏览(34196)

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。

阅读全文>>

标签: Linux Kernel 内核 driver mmc host

评论(10) 浏览(22212)