linux内核源码详解

⑴ linux 内核 rcu(顺序) 锁实现原理与源码解析

结论是，Linux 内核中的 RCU（Read-Copy-Update）锁提供了一种无需阻塞的锁机制，旨在提高并发性能。传统的锁如自旋锁和互斥锁存在阻塞问题，而RCU锁通过读写分离、延迟删除策略来实现无锁或低阻塞的操作。

RCU锁的核心原理是利用读写分离的策略。当有读任务 M 阅读链表时，写任务 N 可以在读任务完成后再进行修改，通过rcu_assign_pointer 修改指针，保留旧节点直到读任务结束。写任务通过synchronize_kernel等待所有读任务完成，而读任务则通过rcu_read_lock获取读锁，rcu_read_unlock释放，rcu_dereference访问数据。

这种机制类似于垃圾回收机制，写者在操作后保留旧引用，直到所有读任务结束才删除。rcu_read_lock会禁止抢占，形成一个宽限期，确保读任务在读锁保护下完成，从而避免数据不一致。

总的来说，RCU锁通过巧妙的策略，实现了低阻塞的并发控制，提高系统性能，而源码中的关键操作包括rcu_assign_pointer进行指针更新，synchronize_kernel等待读任务完成，以及读任务通过rcu_read_lock等函数进行锁的管理和数据访问。

⑵ LINUX内核源码剖析 TCP/IP实现下目录

LINUX内核源码剖析 TCP/IP实现下的主要目录和内容如下：

1. 预备知识

   • 应用层工具：包括iputils, nettools, iproute2等工具，用于网络诊断和管理。
   • 内核接口：涉及procfs, sysctl, sysfs, ioctl, netlink等接口，用于用户空间与内核空间的交互。
   • 网络加速技术：包括TSO/GSO、i/o at、slab分配器、RCU等技术，用于提高网络性能。

2. 网络体系结构

   • 概述：涵盖协议栈的基本构成、系统调用接口、传输层协议、设备无关接口等。
   • 套接口缓存：介绍sk_buff结构及其管理函数，用于网络数据的缓存和处理。

3. 网络模块

   • 初始化：包括网络模块的标记优化和设备处理层的初始化流程。

4. 网络设备

   • PCI设备：详细解析PCI网络设备的驱动结构与注册流程。
   • 设备管理：涵盖设备的注册/注销流程、状态迁移、配置管理等。

5. IP编址

   • 接口与地址管理：介绍接口和IP地址的管理函数，如inetdev_init, inetdev_destroy等。

6. 其他

   • 虚拟网络：涉及虚拟化环境下的网络技术。
   • 设备配置：包括网络设备的配置管理。
   • 电源管理：网络设备在电源管理方面的考虑。

7. 详细章节概述

   • 第7章 接口层输入：涵盖系统参数配置、ioctl操作、初始化流程、软net_data结构、napi和非napi方式的数据处理等。
   • 第8章 接口层输出：介绍输出接口函数、网络输出软中断、GSO处理等。
   • 流量控制：详细解析流量控制机制、排队规则和过滤器等。
   • Internet协议族：涵盖网络协议族的定义与初始化流程。
   • IP：网际协议：介绍IP首部的解析和数据报的处理流程。
   • 第15章 组播：涵盖组播选路套接口选项、IGMP协议、邻居子系统和ARP处理等。
   • 第16章 路由表：介绍邻居表管理、路由逻辑与ICMP重定向等。

这些目录和内容涵盖了Linux内核中TCP/IP实现的核心概念和关键技术，对于深入理解Linux网络子系统的工作原理和实现细节具有重要意义。

⑶ 关于Linux内核源码目录结构

Linux内核源码采用树形结构，功能相关的文件被放置在不同子目录下，以提高程序的可读性。以下为Linux内核源码目录结构详解：

arch目录存放与体系结构相关的代码，支持不同硬件架构。block目录处理块设备，包括块设备驱动和I/O调度。crypto目录实现密码学功能，如对称加密、哈希函数等。Documentation目录包含内核开发和使用的文档资源，为不同子系统、功能和接口提供详细说明。drivers目录包含设备驱动程序源代码，实现与硬件设备的交互和管理。firmware目录存放硬件设备所需的固件文件，用于设备正确初始化和操作。

fs目录管理文件系统，提供文件和目录操作、磁盘管理等功能。include目录包含大量内核使用的头文件，为开发者提供关键资源。init目录负责内核初始化，启动时进行一系列初始化操作。ipc目录实现进程间通信机制，确保进程之间数据传输和资源共享。kernel目录包含内核核心代码和功能实现。

lib目录提供通用库函数和工具函数，支持内核其他部分。mm目录处理内存管理，包括内存分配、页面管理和虚拟内存操作。net目录实现网络协议栈，包含网络协议和驱动程序。samples目录提供示例代码和小型应用程序，用于演示特定功能。scripts目录包含脚本工具，辅助内核构建、配置和测试。security目录实现系统安全功能，包括访问控制、权限管理和加密认证。sound目录支持音频子系统，提供音频设备管理和处理。

tools目录集合开发、调试和分析内核所需的工具。usr目录包含用户空间工具和库文件，支持内核运行和开发。virt目录处理虚拟化相关功能和代码。Linux内核源码下载地址可访问官方网站kernel.org或官方Git仓库git.kernel.org。

⑷ Linux内核源码解析---mount挂载原理

Linux磁盘挂载命令"mount -t xxx /dev/sdb1 abc/def/"的底层实现原理非常值得深入了解。从内核初始化的vfsmount开始说起。

内核初始化过程中，主要关注"main.c"中的vfs_caches_init函数，这个方法与mount紧密相连。接着，跟进"mnt_init"和"namespace.c"，关键在于最后的三个函数，它们控制了挂载过程的实现。

在"mount.c"中，sysfs_fs_type结构中包含了获取超级块的函数指针，而"init_rootfs"则注册了rootfs类型的文件系统。挂载系统调用sys_mount中的dev_name, dir_name和type参数，分别对应设备名称、挂载目录和文件系统类型。

"do_mount"方法通过path_lookup收集挂载目录信息，创建nameidata结构，然后调用do_add_mount进行实际挂载。这个过程涉及do_kern_mount和graft_tree，尽管具体实现较为复杂，但核心在于创建vfsmount并将其与namespace关联。

在"graft_tree"中的判断逻辑中，vfsmount被创建并与其父mount和挂载目录的dentry建立关系。在"attach_mnt"方法中，新vfsmount与现有结构关联，设置挂载点和父vfsmount，最终形成挂载的概念，即为设备分配vfsmount，并将其与指定目录和vfsmount结合，成为vfs系统的一部分。

⑸ 剖析linux内核源码，task_struct结构体详解

task_struct结构体在Linux内核中是进程与线程的统一数据结构，以下是其详细解析：

• 唯一标识与亲缘关系：

  • pid：每个任务拥有唯一的进程ID。
  • tgid：线程组ID，用于区分task_struct代表进程还是线程。
  • group_leader：指向进程的主线程，用于表示进程的亲缘关系。

• 权限控制：

  • cred和real_cred：成员变量表示当前进程和试图操作的进程之间的权限关系，涉及进程访问文件、访问其他进程及执行操作的能力。

• 进程状态：

  • Linux内核通过task_struct的成员变量表示进程的各种状态，如运行状态、等待状态、睡眠状态等。

• 运行统计信息：

  • 记录进程在用户态和内核态上消耗的时间。
  • 记录上下文切换次数，反映进程的运行情况。

• 信号处理：

  • 包括被阻塞、等待处理和正在处理的信号。
  • 信号处理函数可以忽略或结束进程。
  • 处理栈用于信号处理。

• 虚拟地址空间：

  • 分为用户虚拟地址空间和内核虚拟地址空间。
  • 每个进程有独立的用户虚拟地址空间，内核线程无用户地址空间。

• 文件系统与打开文件：

  • 进程拥有文件系统数据结构和打开文件数据结构。
  • 涉及Linux文件系统操作，如文件读写、目录遍历等。

• 内核栈与系统调用：

  • 每个task都有内核栈，用于在调用系统调用时从用户态切换到内核态。
  • 内核栈包含thread_info和pt_regs数据结构。
  • thread_info：由体系结构定义，包含进程特定的信息。
  • pt_regs：用于保存系统调用时的CPU上下文，以便在系统调用返回时从进程的原来位置继续运行。

总结：task_struct结构体在Linux内核中管理着进程和线程的生命周期，涉及状态管理、权限控制、运行统计、信号处理、内存管理、文件系统交互以及系统调用的上下文切换。这些特性使得Linux内核能够高效、灵活地管理多任务环境。