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CMA模块学习笔记

作者：linuxer 发布于：2017-6-28 18:29 分类：内存管理

本文是近期学习CMA模块的一个学习笔记，方便日后遗忘的时候，回来查询以便迅速恢复上下文。

学习的基本方法是这样的：一开始，我自己先提出了若干的问题，然后带着这些问题查看网上的资料，代码，最后整理形成这样以问题为导向的index，顺便也向笨叔叔致敬。笨叔叔写了一本书叫做《奔跑吧Linux内核》，采用了问答的方式描述了4.x Linux内核中的进程管理、内存管理，同步和中断子系统。7月将和大家见面，敬请期待。

阅读本文最好手边有一份linux source code，我使用的是4.4.6版本。

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标签: Memory CMA Contiguous Allocator

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内存初始化代码分析（二）：内存布局

作者：linuxer 发布于：2016-11-18 18:25 分类：内存管理

同样的，本文是内存初始化文章的一份补充文档，希望能够通过这样的一份文档，细致的展示在初始化阶段，Linux 4.4.6内核如何从device tree中提取信息，完成内存布局的任务。具体的cpu体系结构选择的是ARM64。

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标签: Memory 内存布局 layout

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在linux内核中支持3中内存模型，分别是flat memory model，Discontiguous memory model和sparse memory model。所谓memory model，其实就是从cpu的角度看，其物理内存的分布情况，在linux kernel中，使用什么的方式来管理这些物理内存。另外，需要说明的是：本文主要focus在share memory的系统，也就是说所有的CPUs共享一片物理地址空间的。

本文的内容安排如下：为了能够清楚的解析内存模型，我们对一些基本的术语进行了描述，这在第二章。第三章则对三种内存模型的工作原理进行阐述，最后一章是代码解析，代码来自4.4.6内核，对于体系结构相关的代码，我们采用ARM64进行分析。

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标签: Model Memory

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perfbook memory barrier（14.2章节）中文翻译（下）

作者：linuxer 发布于：2016-1-11 19:26 分类：内核同步机制

终于完成了perfbook中所有关于memory barrier的内容了，站在当前的时间点上，回头看看翻译perfbook之前的我，那时候是多么的幼稚，对memory barrier理解多么肤浅。当然，也许随着时间的流逝，5年之后才回头看看今天的我，也会发现：即便是通读了perfbook的memory barrier的内容，其实仍然肤浅，仍然没有理解其精髓。究其原因，一方面，学习的过程总是螺旋式上升的，在当前的技术背景下，我只能到达目前的状态，要进一步提高，需要在计算机体系结构、编译原理……方面有所突破。另外一方面，技术在无情的进步，如果停在原地注定是会被淘汰的。

生命不息，奋斗不止，还是要象蜗牛一样慢慢前行……

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标签: Memory barrier perfbook

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Why Memory Barriers中文翻译（下）

作者：linuxer 发布于：2016-1-5 18:09 分类：内核同步机制

在上一篇why memory barriers文档中，由于各种原因，有几个章节没有翻译。其实所谓的各种原因总结出一句话就是还没有明白那些章节所要表达的内容。当然，对于一个真正的热爱钻研的 linuxer，不理解的那些章节始终都是一块心病。终于，在一个月黑风高的夜晚，我发了一封邮件给perfbook的作者Paul，请其指点一二。果然是水平越高越平易近人，很快，大神回复了，给出了一些他的意见，大意就是不必纠结于具体的细节，始终focus在几个基本的规则上就OK了。受此鼓舞，我还是坚持把剩余章节翻译出来，于是形成了本文。

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标签: Memory barrier

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Why Memory Barriers？中文翻译（上）

作者：linuxer 发布于：2015-12-10 19:11 分类：内核同步机制

本文是对perfbook的附录C Why Memory Barrier的翻译，希望通过对大师原文的翻译可以弥补之前译者发布的关于memory barrier的一篇很拙劣的文章的遗憾。

本文的翻译不是一一对应的翻译，主要是领会精神，用自己的语言表述，最优先保证的是中文表述的流畅而不是和原文保持一致（希望可以做到）。由于水平有限，欢迎指正。

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标签: Memory 内存屏障 barrier

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Linux内核同步机制之（三）：memory barrier

作者：linuxer 发布于：2014-11-14 19:20 分类：内核同步机制

我记得以前上学的时候大家经常说的一个词汇叫做所见即所得，有些编程工具是所见即所得的，给程序员带来极大的方便。对于一个c程序员，我们的编写的代码能所见即所得吗？我们看到的c程序的逻辑是否就是最后CPU运行的结果呢？很遗憾，不是，我们的“所见”和最后的执行结果隔着：

1、编译器

2、CPU取指执行

编译器将符合人类思考的逻辑（c代码）翻译成了符合CPU运算规则的汇编指令，编译器了解底层CPU的思维模式，因此，它可以在将c翻译成汇编的时候进行优化（例如内存访问指令的重新排序），让产出的汇编指令在CPU上运行的时候更快。然而，这种优化产出的结果未必符合程序员原始的逻辑，因此，作为程序员，作为c程序员，必须有能力了解编译器的行为，并在通过内嵌在c代码中的memory barrier来指导编译器的优化行为（这种memory barrier又叫做优化屏障，Optimization barrier），让编译器产出即高效，又逻辑正确的代码。

CPU的核心思想就是取指执行，对于in-order的单核CPU，并且没有cache（这种CPU在现实世界中还存在吗？），汇编指令的取指和执行是严格按照顺序进行的，也就是说，汇编指令就是所见即所得的，汇编指令的逻辑被严格的被CPU执行。然而，随着计算机系统越来越复杂（多核、cache、 superscalar、out-of-order），使用汇编指令这样贴近处理器的语言也无法保证其被CPU执行的结果的一致性，从而需要程序员（看，人还是最不可以替代的）告知CPU如何保证逻辑正确。

综上所述，memory barrier是一种保证内存访问顺序的一种方法，让系统中的HW block（各个cpu、DMA controler、device等）对内存有一致性的视角。

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标签: Memory 内存屏障 barrier

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计算机科学基础知识（一）:The Memory Hierarchy

作者：linuxer 发布于：2014-6-16 19:54 分类：基础学科

一、前言

最近一个问题经常萦绕在我的脑海：一个学习电子工程的机械师如何称为优秀的程序员？（注：本文作者本科学习机械设计，研究生转到电子工程系学习，毕业后却选择了系统程序员这样的职业）。经过思考，我认为阻挡我称为一个优秀程序员的障碍是计算机科学的理论知识。自然辩证法告诉我们：理论源于实践，又指导实践，她们是相辅相成的关系。虽然从业十余年，阅code无数，但计算机的理论不成体系，无法指导工程面具体技能的进一步提升。

计算机科学博大精深，CPU体系结构、离散数学、编译器原理、软件工程等等。最终选择从下面这本书作为起点：