linux內核源碼詳解

⑴ linux 內核 rcu(順序) 鎖實現原理與源碼解析

結論是，Linux 內核中的 RCU（Read-Copy-Update）鎖提供了一種無需阻塞的鎖機制，旨在提高並發性能。傳統的鎖如自旋鎖和互斥鎖存在阻塞問題，而RCU鎖通過讀寫分離、延遲刪除策略來實現無鎖或低阻塞的操作。

RCU鎖的核心原理是利用讀寫分離的策略。當有讀任務 M 閱讀鏈表時，寫任務 N 可以在讀任務完成後再進行修改，通過rcu_assign_pointer 修改指針，保留舊節點直到讀任務結束。寫任務通過synchronize_kernel等待所有讀任務完成，而讀任務則通過rcu_read_lock獲取讀鎖，rcu_read_unlock釋放，rcu_dereference訪問數據。

這種機制類似於垃圾回收機制，寫者在操作後保留舊引用，直到所有讀任務結束才刪除。rcu_read_lock會禁止搶占，形成一個寬限期，確保讀任務在讀鎖保護下完成，從而避免數據不一致。

總的來說，RCU鎖通過巧妙的策略，實現了低阻塞的並發控制，提高系統性能，而源碼中的關鍵操作包括rcu_assign_pointer進行指針更新，synchronize_kernel等待讀任務完成，以及讀任務通過rcu_read_lock等函數進行鎖的管理和數據訪問。

⑵ LINUX內核源碼剖析 TCP/IP實現下目錄

LINUX內核源碼剖析 TCP/IP實現下的主要目錄和內容如下：

1. 預備知識

   • 應用層工具：包括iputils, nettools, iproute2等工具，用於網路診斷和管理。
   • 內核介面：涉及procfs, sysctl, sysfs, ioctl, netlink等介面，用於用戶空間與內核空間的交互。
   • 網路加速技術：包括TSO/GSO、i/o at、slab分配器、RCU等技術，用於提高網路性能。

2. 網路體系結構

   • 概述：涵蓋協議棧的基本構成、系統調用介面、傳輸層協議、設備無關介面等。
   • 套介面緩存：介紹sk_buff結構及其管理函數，用於網路數據的緩存和處理。

3. 網路模塊

   • 初始化：包括網路模塊的標記優化和設備處理層的初始化流程。

4. 網路設備

   • PCI設備：詳細解析PCI網路設備的驅動結構與注冊流程。
   • 設備管理：涵蓋設備的注冊/注銷流程、狀態遷移、配置管理等。

5. IP編址

   • 介面與地址管理：介紹介面和IP地址的管理函數，如inetdev_init, inetdev_destroy等。

6. 其他

   • 虛擬網路：涉及虛擬化環境下的網路技術。
   • 設備配置：包括網路設備的配置管理。
   • 電源管理：網路設備在電源管理方面的考慮。

7. 詳細章節概述

   • 第7章 介面層輸入：涵蓋系統參數配置、ioctl操作、初始化流程、軟net_data結構、napi和非napi方式的數據處理等。
   • 第8章 介面層輸出：介紹輸出介面函數、網路輸出軟中斷、GSO處理等。
   • 流量控制：詳細解析流量控制機制、排隊規則和過濾器等。
   • Internet協議族：涵蓋網路協議族的定義與初始化流程。
   • IP：網際協議：介紹IP首部的解析和數據報的處理流程。
   • 第15章 組播：涵蓋組播選路套介面選項、IGMP協議、鄰居子系統和ARP處理等。
   • 第16章 路由表：介紹鄰居表管理、路由邏輯與ICMP重定向等。

這些目錄和內容涵蓋了Linux內核中TCP/IP實現的核心概念和關鍵技術，對於深入理解Linux網路子系統的工作原理和實現細節具有重要意義。

⑶ 關於Linux內核源碼目錄結構

Linux內核源碼採用樹形結構，功能相關的文件被放置在不同子目錄下，以提高程序的可讀性。以下為Linux內核源碼目錄結構詳解：

arch目錄存放與體系結構相關的代碼，支持不同硬體架構。block目錄處理塊設備，包括塊設備驅動和I/O調度。crypto目錄實現密碼學功能，如對稱加密、哈希函數等。Documentation目錄包含內核開發和使用的文檔資源，為不同子系統、功能和介面提供詳細說明。drivers目錄包含設備驅動程序源代碼，實現與硬體設備的交互和管理。firmware目錄存放硬體設備所需的固件文件，用於設備正確初始化和操作。

fs目錄管理文件系統，提供文件和目錄操作、磁碟管理等功能。include目錄包含大量內核使用的頭文件，為開發者提供關鍵資源。init目錄負責內核初始化，啟動時進行一系列初始化操作。ipc目錄實現進程間通信機制，確保進程之間數據傳輸和資源共享。kernel目錄包含內核核心代碼和功能實現。

lib目錄提供通用庫函數和工具函數，支持內核其他部分。mm目錄處理內存管理，包括內存分配、頁面管理和虛擬內存操作。net目錄實現網路協議棧，包含網路協議和驅動程序。samples目錄提供示例代碼和小型應用程序，用於演示特定功能。scripts目錄包含腳本工具，輔助內核構建、配置和測試。security目錄實現系統安全功能，包括訪問控制、許可權管理和加密認證。sound目錄支持音頻子系統，提供音頻設備管理和處理。

tools目錄集合開發、調試和分析內核所需的工具。usr目錄包含用戶空間工具和庫文件，支持內核運行和開發。virt目錄處理虛擬化相關功能和代碼。Linux內核源碼下載地址可訪問官方網站kernel.org或官方Git倉庫git.kernel.org。

⑷ Linux內核源碼解析---mount掛載原理

Linux磁碟掛載命令"mount -t xxx /dev/sdb1 abc/def/"的底層實現原理非常值得深入了解。從內核初始化的vfsmount開始說起。

內核初始化過程中，主要關注"main.c"中的vfs_caches_init函數，這個方法與mount緊密相連。接著，跟進"mnt_init"和"namespace.c"，關鍵在於最後的三個函數，它們控制了掛載過程的實現。

在"mount.c"中，sysfs_fs_type結構中包含了獲取超級塊的函數指針，而"init_rootfs"則注冊了rootfs類型的文件系統。掛載系統調用sys_mount中的dev_name, dir_name和type參數，分別對應設備名稱、掛載目錄和文件系統類型。

"do_mount"方法通過path_lookup收集掛載目錄信息，創建nameidata結構，然後調用do_add_mount進行實際掛載。這個過程涉及do_kern_mount和graft_tree，盡管具體實現較為復雜，但核心在於創建vfsmount並將其與namespace關聯。

在"graft_tree"中的判斷邏輯中，vfsmount被創建並與其父mount和掛載目錄的dentry建立關系。在"attach_mnt"方法中，新vfsmount與現有結構關聯，設置掛載點和父vfsmount，最終形成掛載的概念，即為設備分配vfsmount，並將其與指定目錄和vfsmount結合，成為vfs系統的一部分。

⑸ 剖析linux內核源碼，task_struct結構體詳解

task_struct結構體在Linux內核中是進程與線程的統一數據結構，以下是其詳細解析：

• 唯一標識與親緣關系：

  • pid：每個任務擁有唯一的進程ID。
  • tgid：線程組ID，用於區分task_struct代表進程還是線程。
  • group_leader：指向進程的主線程，用於表示進程的親緣關系。

• 許可權控制：

  • cred和real_cred：成員變數表示當前進程和試圖操作的進程之間的許可權關系，涉及進程訪問文件、訪問其他進程及執行操作的能力。

• 進程狀態：

  • Linux內核通過task_struct的成員變數表示進程的各種狀態，如運行狀態、等待狀態、睡眠狀態等。

• 運行統計信息：

  • 記錄進程在用戶態和內核態上消耗的時間。
  • 記錄上下文切換次數，反映進程的運行情況。

• 信號處理：

  • 包括被阻塞、等待處理和正在處理的信號。
  • 信號處理函數可以忽略或結束進程。
  • 處理棧用於信號處理。

• 虛擬地址空間：

  • 分為用戶虛擬地址空間和內核虛擬地址空間。
  • 每個進程有獨立的用戶虛擬地址空間，內核線程無用戶地址空間。

• 文件系統與打開文件：

  • 進程擁有文件系統數據結構和打開文件數據結構。
  • 涉及Linux文件系統操作，如文件讀寫、目錄遍歷等。

• 內核棧與系統調用：

  • 每個task都有內核棧，用於在調用系統調用時從用戶態切換到內核態。
  • 內核棧包含thread_info和pt_regs數據結構。
  • thread_info：由體系結構定義，包含進程特定的信息。
  • pt_regs：用於保存系統調用時的CPU上下文，以便在系統調用返回時從進程的原來位置繼續運行。

總結：task_struct結構體在Linux內核中管理著進程和線程的生命周期，涉及狀態管理、許可權控制、運行統計、信號處理、內存管理、文件系統交互以及系統調用的上下文切換。這些特性使得Linux內核能夠高效、靈活地管理多任務環境。