Биллимориа К. - Программиров
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Home » Books and magazines » Computer literature » Mac OS; Linux, FreeBSD and others *NIX |
| DL-List and Torrent activity | |
| Size: 76 MB | Registered: 1 month 12 days | Completed: 4 times | |
|
|
| Author | Message | |||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
iPhone ® Gender: Longevity: 9 years 8 months Posts: 2207
|
Программирование ядра Linux. Полное практическое пособие по внутреннему устройству ядра, программированию модулей и синхронизации ядра
Год издания: 2025 Автор: Биллимориа К. Переводчик: Слинкин А. А. Издательство: ДМК Пресс ISBN: 978-5-93700-283-9 Язык: Русский Формат: PDF Качество: Издательский макет или текст (eBook) Интерактивное оглавление: Да Количество страниц: 750 Описание: В этой книге детально рассматривается практическая разработка ядра Linux – от основ (подготовка рабочего пространства для разработки, сборка современного ядра из исходного кода и написание первого модуля) до важных аспектов внутреннего устройства ядра и его синхронизации. Эта книга адресована прежде всего начинающим изучать архитектуру ядра и устройство современных версий Linux, а также тем, кто уже работает над модулями и (или) драйверами Linux и хотел бы получить более глубокие и систематические знания об архитектуре ядра, управлении памятью, о планировании задач, контрольных группах и синхронизации. Для изучения материала читатель должен уметь взаимодействовать с Linux из командной строки (оболочки) и программировать на языке C. Английская версия книги здесь. ОглавлениеОб авторе..................................................................................................... 18О рецензенте................................................................................................ 19 Предисловие от издательства......................................................................... 20 Предисловие................................................................................................. 21 Для кого предназначена эта книга...................................................................22 Что добавлено во втором издании...................................................................22 Краткое содержание книги...............................................................................24 Как извлечь максимум из этой книги..............................................................28 Скачивание примеров кода..............................................................................28 Скачивание цветных иллюстраций.................................................................29 Графические выделения...................................................................................29 Обратная связь...................................................................................................30 Отзывы...............................................................................................................30 Глава 1. Программирование ядра Linux – краткое введение............................. 31 Подготовка рабочего пространства ядра.........................................................32 Технические требования...................................................................................33 Клонирование репозитория кода.....................................................................33 Глава 2. Сборка ядра Linux из исходного кода – часть 1................................... 35 Технические требования...................................................................................36 Предварительные условия для сборки ядра....................................................36 Нумерация версий ядра Linux..........................................................................37 Нумерация по пальцам на руках и ногах.....................................................38 Цикл разработки ядра – основы.......................................................................39 Просмотр журнала ядра в Git из командной строки...................................40 Просмотр журнала ядра в Git на странице GitHub......................................42 Цикл разработки ядра конспективно..........................................................43 Упражнение...................................................................................................44 Типы деревьев исходного кода.........................................................................44 LTS-ядра – новый мандат..............................................................................46 Какое ядро мне использовать?.....................................................................47 Шаги сборки ядра из исходного кода...............................................................48 Шаг 1 – получение исходного кода ядра Linux................................................49 Скачивание дерева конкретного ядра.........................................................49 Клонирование дерева Git..............................................................................51 Шаг 2 – распаковка исходного кода ядра.........................................................52 Краткий обзор дерева исходного кода ядра................................................53 Шаг 3 – конфигурирование ядра Linux............................................................59 Минимальные сведения о системе сборки Kconfig/Kbuild.........................60 Как работает система Kconfig+Kbuild – минимальные сведения...........62 Получение конфигурации по умолчанию...................................................63 Получение хорошей отправной точки для конфигурации ядра............64 Конфигурирование ядра как в дистрибутиве..........................................65 Получение оптимизированной конфигурации ядра с помощью localmodconfig............................................................................................66 Конфигурирование ядра для типичной встраиваемой Linux-системы...........................................................................................66 Просмотр всех доступных конфигурационных параметров..................70 Применение подхода localmodconfig...........................................................74 Донастройка конфигурации ядра с помощью графического интерфейса make menuconfig.......................................................................76 Примеры работы с интерфейсом make menuconfig................................79 Конфигурирование ядра – дополнительные вопросы................................84 Поиск по меню...........................................................................................84 Поиск различий в конфигурациях...........................................................86 Использование скрипта config для просмотра и редактирования конфигурации ядра...................................................................................86 Конфигурирование безопасности ядра...................................................87 Настройка меню Kconfig и добавление своего собственного пункта............90 О файлах Kconfig*..........................................................................................90 Создание нового пункта в меню General Setup...........................................93 Несколько слово о языке Kconfig..................................................................96 Резюме................................................................................................................99 Упражнение........................................................................................................99 Вопросы............................................................................................................100 Для дополнительного чтения.........................................................................100 Глава 3. Сборка ядра Linux из исходного кода – часть 2...................................101 Технические требования.................................................................................101 Шаг 4 – сборка образа ядра и модулей...........................................................101 Решение проблемы сертификата в Ubuntu................................................105 Шаг 5 – установка модулей ядра.....................................................................109 Нахождение модулей ядра среди исходного кода.....................................109 Устанавливаем модули ядра.......................................................................110 Задание другого места установки модулей по умолчанию......................111 Шаг 6 – генерирование образа initramfs и подготовка начального загрузчика....................................................................................111 Генерирование образа initramfs – что под капотом..................................113 О назначении каркаса initramfs.....................................................................115 Зачем нужен каркас initramfs?...................................................................115 Основы процесса начальной загрузки в x86.............................................117 Еще о каркасе initramfs...............................................................................120 Заглянем внутрь образа initramfs...........................................................120 Шаг 7 – конфигурирование начального загрузчика GRUB...........................124 Конфигурирование GRUB – основы...........................................................124 Выбор ядра, загружаемого по умолчанию.................................................125 Загрузка ВМ с помощью начального загрузчика GRUB............................127 Эксперименты с приглашением GRUB......................................................129 Проверка конфигурации нового ядра............................................................131 Сборка ядра для Raspberry Pi..........................................................................132 Шаг 1 – клонирование дерева исходного кода ядра Raspberry Pi.......................133 Шаг 2 – установка инструментов кросс-разработки x86_64-в-AArch64.........................................................................................134 Шаг 3 – конфигурирование и сборка ядра AArch64 для Raspberry Pi.................136 Разные замечания по сборке ядра.................................................................138 Минимальные требования к версии..........................................................139 Сборка ядра для другой машины...............................................................139 Наблюдение за ходом сборки ядра............................................................141 Синтаксис сокращенного выполнения в применении к процедуре сборки............................................................143 Отсутствующие заголовочные файлы для разработки с участием OpenSSL.....................................................................................143 Как проверить, какие дистрибутивные ядра установлены?...............................144 Резюме..............................................................................................................145 Вопросы............................................................................................................145 Для дополнительного чтения.........................................................................145 Глава 4. Написание первого модуля ядра – часть 1..........................................146 Технические требования.................................................................................146 Архитектура ядра – часть 1.............................................................................147 Пространство пользователя и пространство ядра....................................148 Библиотечные функции и системные вызовы..........................................148 Компоненты ядра........................................................................................150 Исследование структуры LKM........................................................................152 Каркас LKM...................................................................................................152 Место модулей ядра в дереве исходного кода...........................................154 Написание первого модуля ядра....................................................................156 Знакомство с C-кодом модуля «Hello, world»............................................156 Пояснения к коду.........................................................................................158 Заголовочные файлы ядра......................................................................158 Модульные макросы...............................................................................159 Точки входа и выхода..............................................................................159 Возвращаемые значения........................................................................160 Типичные операции над модулями ядра......................................................163 Сборка модуля ядра.................................................................................163 Выполнение модуля ядра............................................................................165 Первое знакомство с функцией printk().....................................................166 Получение списка активных модулей ядра...............................................168 Выгрузка модуля из памяти ядра...............................................................168 Наш вспомогательный скрипт lkm.............................................................169 Запись в журнал ядра и функция printk.........................................................172 Работа с кольцевым буфером в памяти ядра............................................172 Протоколирование ядра и программа journalctl.......................................173 Уровни протоколирования printk...............................................................175 Макросы pr_....................................................................................177 Запись на консоль....................................................................................179 Вывод на консоль Raspberry Pi................................................................182 Включение отладочных сообщений ядра..............................................185 Введение в динамическую отладку ядра...............................................187 Ограничение частоты сообщений printk...................................................191 Макросы с ограничением частоты.........................................................192 Генерирование сообщений ядра из пространства пользователя.............193 Стандартизация вывода printk с помощью макроса pr_fmt.....................195 Переносимость и спецификаторы формата в printk................................196 Что такое индексирование printk?.............................................................197 Основы Makefile для сборки модуля ядра......................................................198 Резюме..............................................................................................................202 Вопросы............................................................................................................202 Для дополнительного чтения.........................................................................203 Глава 5. Написание первого модуля ядра – часть 2.........................................204 Технические требования.................................................................................204 «Улучшенный» шаблон Makefile для модулей ядра.......................................205 Конфигурирование «отладочного» ядра....................................................207 Кросс-компиляция модуля ядра.....................................................................209 Подготовка системы к кросс-компиляции................................................209 Попытка 1 – установка переменных окружения ARCH и CROSS_COMPILE.......................................................................................210 Попытка 2 – Makefile указывает на дерево исходного кода ядра для целевой платформы.............................................................................212 Попытка 3 – кросс-компиляция модуля ядра............................................214 О совместимости ABI ядра Linux............................................................215 Попытка 4 – кросс-компиляция нашего модуля ядра..............................216 Сводка ошибок, допущенных нами при кросс-компиляции, сборке и загрузке модулей, и способов их исправления..........................217 Сбор минимальной информации о системе.................................................218 Лицензирование модулей ядра......................................................................223 Лицензирование внутреннего кода ядра...................................................223 Лицензирование внешних модулей...........................................................224 Эмуляция «библиотек» для модулей ядра.....................................................225 Эмуляция библиотек путем компоновки нескольких исходных файлов..........................................................................................................226 Область видимости функций и переменных в модуле ядра....................227 Стек модулей................................................................................................230 Эксперименты со стеком модулей.........................................................231 Эмуляция «библиотек» для модулей ядра – резюме и выводы................237 Передача параметров модулю ядра...............................................................238 Объявление и использование параметров модуля...................................239 Получение и изменение параметров после вставки модуля...................241 Допустимые типы параметров ядра и их проверка..................................243 Проверка параметров модуля................................................................244 Переопределение имени параметра модуля.........................................245 Параметры ядра, относящиеся к оборудованию..................................246 Операции с плавающей точкой в ядре запрещены......................................246 Как заставить ядро выполнять FP..............................................................247 Автозагрузка модулей на этапе начальной загрузки системы....................249 Автозагрузка модулей – дополнительные сведения.................................254 Модули ядра и безопасность – краткий обзор..............................................256 Параметры в файловой системе proc, влияющие на системный журнал..................................................................................257 О системном элементе dmesg_restrict....................................................257 О системном элементе kptr_restrict.......................................................258 Криптографическое подписание модулей ядра........................................260 Два режима подписания модулей..........................................................262 Полный запрет модулей ядра.....................................................................263 LSM блокировки ядра – введение...............................................................263 Наставление по стилю кодирования для разработчиков ядра.....................264 Предложение своего кода в основную ветвь ядра.........................................264 С чего начать?..............................................................................................265 Резюме..............................................................................................................266 Вопросы............................................................................................................266 Для дополнительного чтения.........................................................................266 Глава 6. Основы внутреннего устройства ядра – процессы и потоки........................................................................................ 267 Технические требования.................................................................................268 Контексты процесса и прерывания................................................................268 Основы виртуального адресного пространства (ВАП) процесса........................270 Организация процессов, потоков и их стеков – в пространстве пользователя и в пространстве ядра..............................................................273 Скрипт для получения числа процессов и потоков..................................274 Организация пространства пользователя.................................................276 Организация пространства ядра................................................................277 Сводка сведений, относящихся к потокам, структурам задач и стекам.........................................................................................279 Просмотр стеков в пространстве пользователя и ядра............................280 Традиционный подход к просмотру стеков..........................................281 Взгляд на ВАП процесса с высоты птичьего полета..................................287 Структура задачи в ядре и доступ к ней........................................................288 Знакомство со структурой задачи..............................................................290 Доступ к структуре задачи с помощью current.........................................292 Определение контекста..............................................................................293 Работа со структурой задачи с помощью current..........................................294 Встроенные в ядро вспомогательные функции и оптимизации.............296 Использование нашего модуля ядра для печати информации о контексте процесса............................................................297 Доказательство монолитности ОС Linux...............................................298 Использование printk с учетом безопасности.......................................299 Обход списков задач ядра...............................................................................299 Обход списка задач I – отображение всех процессов................................300 Обход списка задач II – отображение всех потоков..................................301 Как отличить процесс от потока – TGID и PID.......................................302 Обход списка задач III – код.......................................................................303 Резюме..............................................................................................................306 Вопросы............................................................................................................307 Для дополнительного чтения.........................................................................307 Глава 7. Внутреннее устройство управления памятью – основы..........................................................................................308 Технические требования.................................................................................308 Разделение VM.................................................................................................309 Заглянем под капот – программа Hello, world...........................................309 Не только printf().....................................................................................311 Виртуальная адресация и трансляция адресов.........................................313 Переход от виртуального адреса к физическому – очень краткий обзор...............................................................................315 Разделение VM в 64-разрядных системах Linux.......................................318 Типичные разделения VM......................................................................320 ВАП процесса – полная картина.................................................................322 Исследование ВАП процесса...........................................................................323 Детальное исследование ВАП пользователя.............................................324 Непосредственный просмотр карты памяти процесса с помощью procfs.....................................................................................324 Интерфейсы для просмотра карты памяти процесса....................................326 Основы VMA.................................................................................................332 Исследование ВАП ядра..................................................................................333 Верхняя память в 32-разрядных системах................................................335 Модуль, показывающий информацию о ВАП ядра...................................336 Макросы и переменные, описывающие структуру ВАП ядра.....................336 Практикум – просмотр сведений о ВАП ядра...........................................340 ВАП ядра глазами procmap.....................................................................345 Практикум – сегмент пользователя.......................................................349 Страница ловушки нуля..........................................................................352 Документация ядра по структуре памяти.............................................352 Рандомизация структуры памяти – KASLR...................................................353 Рандомизация памяти пользователя с помощью ASLR...........................354 Рандомизация памяти ядра с помощью KASLR........................................355 Опрос и изменение состояния KASLR с помощью скрипта.....................355 Организация физической памяти..................................................................358 Как организована физическая память.......................................................358 Узлы и NUMA...........................................................................................359 Зоны внутри узла.....................................................................................362 Память прямого отображения и трансляция адресов..............................363 Введение в модели физической памяти....................................................367 Краткое описание модели sparsemem[-vmemmap]...................................368 Резюме..............................................................................................................369 Вопросы............................................................................................................370 Для дополнительного чтения.........................................................................370 Глава 8. Выделение памяти ядра для авторов модулей – часть 1..........................................................................................371 Технические требования.................................................................................371 Введение в распределители памяти ядра......................................................372 Страничный распределитель и его использование......................................373 Принципы работы страничного распределителя........................................373 Организация списка свободных в страничном распределителе...................373 Как работает страничный распределитель................................................376 Проработка нескольких сценариев........................................................377 Внутреннее устройство страничного распределителя – дополнительные детали..........................................................................378 Как использовать API страничного распределителя....................................379 Флаги GFP.................................................................................................381 Освобождение памяти с помощью страничного распределителя........................................................................................382 Рекомендации по выделению и освобождению памяти ядра..........................383 Написание модуля ядра для демонстрации API страничного распределителя........................................................................................384 Страничный распределитель и внутренняя фрагментация............................389 Еще о флагах GFP.........................................................................................391 Никогда не засыпайте в атомарных контекстах........................................391 Страничный распределитель – за и против..............................................394 Слябовый распределитель и его использование...........................................394 Идея кеширования объектов......................................................................394 Часто задаваемые вопросы об использовании слябовой памяти................395 Как использовать API слябового распределителя.....................................398 Выделение слябовой памяти..................................................................398 Освобождение слябовой памяти............................................................399 Функция kfree_sensitive() (ранее kzfree())..............................................400 Структуры данных – замечания о проектировании..................................401 Слябовые кеши и kmalloc........................................................................402 Модуль ядра, демонстрирующий использование слябового API...................404 Размерные ограничения функции kmalloc....................................................406 Тестируем пределы выделения памяти за один вызов..................................407 Слябовый распределитель – дополнительные детали..................................411 Управляемые API выделения памяти........................................................411 Дополнительные слябовые API..................................................................412 Контрольные группы и память...................................................................412 Подводные камни при использовании слябового распределителя.................413 Базовые положения и выводы....................................................................413 Проверка выделения слябовой памяти с помощью ksize() – случай 1..........................................................................................414 Проверка выделения слябовой памяти с помощью ksize() – случай 2........415 Интерпретация вывода в случае 2.........................................................417 Графическое представление...................................................................418 Нахождение внутренней фрагментации в ядре........................................419 Простой способ с применением slabinfo...............................................419 Получение дополнительных сведений с помощью alloc_traces и скрипта..............................................................................420 Слой слябового распределителя – плюсы и минусы.................................424 Слой слябового распределителя – несколько слов о реализации в ядре.... 424 Резюме..............................................................................................................425 Вопросы............................................................................................................425 Для дополнительного чтения.........................................................................425 Глава 9. Выделение памяти ядра для авторов модулей – часть 2..........................................................................................426 Технические требования.................................................................................426 Создание специального слябового кеша.......................................................426 Создание и использование специального слябового кеша в модуле ядра...............................................................................................427 Шаг 1 – создание специального слябового кеша..................................427 Шаг 2 – использование памяти из специального слябового кеша...........429 Шаг 3 – уничтожение специального кеша.............................................430 Специальный слябовый кеш – пример модуля ядра................................430 Получение полезной информации о слябовых кешах..........................434 Резчики слябов............................................................................................435 Сводка плюсов и минусов слябового распределителя..............................436 Отладка проблем с памятью в ядре – краткий обзор...................................436 API выделения памяти vmalloc.......................................................................438 Как использовать функции семейства vmalloc.........................................439 Пример использования vmalloc()...............................................................440 Краткое замечание о выделении памяти в пространстве пользователя и подкачке страниц по запросу..........................................443 Родственники vmalloc()...............................................................................445 Эта память выделена vmalloc (или принадлежит модулю)?............................445 Не уверены, какую функцию использовать? Попробуйте kvmalloc().............. 445 Различные вспомогательные функции – vmalloc_exec() и vmalloc_user()........................................................................................449 Задание защиты памяти.........................................................................449 Сравнение функций kmalloc() и vmalloc().............................................450 Выделение памяти в ядре – какой API использовать...................................451 Наглядное представление API выделения памяти ядра...........................451 Выбор подходящей функции для выделения памяти ядра......................452 Пара слов о DMA и CMA..............................................................................455 Восстановление памяти – важная служебная задача ядра...........................455 Зонные предельные уровни и kswapd........................................................456 Новые многопоколенческие LRU-списки..................................................457 Эксперимент – гистограмма данных MGLRU........................................458 Краткое введение в DAMON – мониторинг доступа к данным................460 Выполнение рабочей нагрузки и наблюдение за ней с помощью интерфейса damo.................................................................461 Остаться в живых – палач процессов.............................................................464 Намеренный вызов палача процессов.......................................................465 Вызов палача процессов с помощью магической SysRq..............................465 Вызов палача процессов с помощью бешеного распределителя памяти..........................................................................466 Три политики перезаказа памяти..............................................................467 Перезаказ виртуальной памяти с точки зрения функции __vm_enough_memory()............................................................................468 Случай 1: vm.overcommit_memory == 0 (режим по умолчанию, OVERCOMMIT_GUESS)......................................471 Случай 2: vm.overcommit_memory == 2 (перезаказ VM выключен, OVERCOMMIT_NEVER) и vm.overcommit_ratio == 50.............................473 Подкачка страниц по запросу и палач процессов.................................475 Оптимизированное чтение (неотображенной памяти)...........................481 Что такое оценка OOM................................................................................482 Заключительные мысли о палаче процессов и контрольных группах....482 Замечание о контрольных группах и полосе пропускания памяти ........483 Резюме..............................................................................................................484 Вопросы............................................................................................................485 Для дополнительного чтения.........................................................................485 Глава 10. Планировщик CPU – часть 1.............................................................486 Технические требования.................................................................................487 Внутреннее устройство планирования CPU, часть 1 – основы.....................487 Что такое KSE в Linux?.................................................................................487 Конечный автомат процесса в Linux..........................................................489 Политики планирования POSIX.................................................................491 Приоритеты потоков...............................................................................493 Визуализация хода выполнения.....................................................................494 Использование gnome-system-monitor для визуализации хода выполнения..........................................................495 Использование perf для визуализации хода выполнения........................496 Практическое занятие – командная строка..........................................498 Практическое занятие – графический интерфейс................................500 Другие подходы к визуализации потока выполнения..............................502 Внутреннее устройство планирования CPU, часть 2.....................................504 Модульные классы планирования.............................................................504 Концептуальный пример для понимания классов планирования................ 509 Опрос класса планирования...................................................................510 Краткое описание работы класса вполне справедливого планирования (CFS)................................................................................513 Статистика планирования......................................................................517 Запрос политики и приоритета планирования данного потока..................518 Внутреннее устройство планирования CPU, часть 3.....................................521 Вытесняемое ядро.......................................................................................522 Динамическое задание режима вытеснения................................................523 Кто вызывает код планировщика?.............................................................524 Когда вызывается schedule()?.....................................................................525 Минимально необходимые сведения о структуре thread_info........................525 Обслуживание прерывания от таймера – установка TIF_NEED_ RESCHED..................................................................................................527 Контекст процесса – проверка TIF_NEED_RESCHED.............................529 Точки входа в планировщик CPU – итоги..............................................531 Краткий обзор кода планировщика.......................................................533 Резюме..............................................................................................................534 Вопросы............................................................................................................535 Для дополнительного чтения.........................................................................535 Глава 11. Планировщик CPU – часть 2.........................................................536 Маска привязки к CPU, ее получение и установка........................................536 Запрос и установка маски привязки потока к CPU.......................................537 Использование taskset для работы с маской привязки к CPU................540 Задание маски привязки к CPU для потока ядра..................................541 Запрос и установка политики и приоритета планирования потока...........542 Задание политики и приоритета для потока ядра....................................543 Реальный пример – поточные обработчики прерываний..........................545 Введение в контрольные группы...................................................................546 Групповые контроллеры.............................................................................547 Исследование иерархии контрольных групп версии v2...........................549 Активация и деактивация контроллеров..............................................550 Контрольные группы внутри иерархии.................................................552 Systemd и контрольные группы.............................................................556 Наш скрипт для изучения контрольных групп.........................................563 Практическое занятие – ограничение потребления CPU с помощью контрольных групп версии v2................................................565 Использование systemd для задания ограничений на потребление ресурсов службой.........................................................566 Введение в эксплуатацию Linux в качестве ОСРВ.........................................577 О сборке стандартного ядра 6.x с заплатами RTL (для x86_64)................579 Разные вопросы, относящиеся к планированию..........................................580 Несколько функций ядра, о которых стоит знать.....................................581 ОС ghOSt.......................................................................................................581 Резюме..............................................................................................................582 Вопросы............................................................................................................582 Для дополнительного чтения.........................................................................582 Глава 12. Синхронизация ядра – часть 1...............................................583 Критические секции, монопольное выполнение и атомарность................583 Что такое критическая секция?..................................................................584 Классический случай – i++ для глобальной переменной..........................587 Концепции – блокировка............................................................................590 Критические секции – основные положения............................................593 Гонки за данные – более формальное определение.................................594 Вопросы конкурентности в ядре Linux..........................................................597 Многоядерные SMP-системы и гонки за данные......................................597 Вытесняемые ядра, блокирующий ввод-вывод и гонки за данные........................................................................................598 Аппаратные прерывания и гонки за данные............................................599 Наставления по блокировке и взаимоблокировка....................................599 Мьютекс или спин-блокировка? Что и когда использовать................................................................................603 Какую блокировку использовать – теоретически.....................................605 Какую блокировку использовать – практически.......................................606 Использование мьютексов..............................................................................607 Инициализация мьютекса..........................................................................607 Правильное использование мьютекса.......................................................608 Функции захвата и освобождения мьютекса............................................609 Захват мьютекса: прерываемый или непрерываемый сон?.......................................................................610 Захват мьютекса – пример драйвера.........................................................611 Мьютекс – еще несколько замечаний........................................................616 Варианты API мьютексов........................................................................616 Вариант I/O..............................................................................................618 Семафор и мьютекс.................................................................................618 Инверсия приоритетов и RT-мьютекс........................................................619 Внутреннее устройство...........................................................................620 Использование спин-блокировок..................................................................621 Спин-блокировка – простое использование.............................................621 Спин-блокировка – пример драйвера.......................................................622 Тест – засыпание в атомарном контексте.................................................624 Тестирование модуля с ошибками на отладочном ядре 6.1........................625 Блокировка и прерывания..............................................................................630 Сценарий 1 – метод драйвера и обработчик аппаратного прерывания сериализованы.......................................................................632 Сценарий 2 – метод драйвера и обработчик аппаратного прерывания чередуются.............................................................................632 Сценарий 2 в одноядерной системе.......................................................632 Сценарий 2 в многоядерной SMP-системе............................................633 Решение проблемы в одноядерных и многоядерных системах с помощью функций spin_[un]lock_irq().................................................634 Сценарий 3 – некоторые прерывания замаскированы, метод драйвера и обработчик прерывания чередуются......................635 Обработка прерывания, нижние половины и блокировка.......................637 Обработка прерываний в Linux – основные положения......................637 Нижние половины и блокировка...........................................................638 Использование спин-блокировок – итоги.................................................639 Блокировка – типичные ошибки и рекомендации.......................................639 Типичные ошибки.......................................................................................640 Наставления по работе с блокировками....................................................640 Решения............................................................................................................642 Резюме..............................................................................................................642 Вопросы............................................................................................................643 Для дополнительного чтения.........................................................................643 Глава 13. Синхронизация ядра – часть 2......................................................644 Использование типов atomic_t и refcount_t...................................................644 Новый тип refcount_t и старый тип atomic_t.............................................645 Работа с типами atomic_t и refcount_t........................................................646 Примеры использования refcount_t в коде ядра...................................647 Атомарные операторы для 64-разрядных целых......................................650 Замечание о внутренней реализации........................................................651 Использование атомарных RMW-операторов...............................................652 Атомарные RMW-операции – работа с регистрами устройств................653 Использование поразрядных RMW-операторов...................................655 Пример использования атомарных поразрядных RMW-операторов..... 656 Эффективный поиск по битовой маске.................................................659 Использование спин-блокировки чтения–записи.......................................660 Интерфейсы блокировки чтения–записи.................................................661 Применение спин-блокировки чтения–записи на практике..................662 Проблемы производительности спин-блокировок чтения–записи..............................................................664 Семафор чтения–записи.............................................................................665 Основы кеширования в CPU, эффекты кеширования и ложное разделение.......................................................................................................666 Введение в процессорные кеши.................................................................666 Риски – когерентность кешей, проблемы производительности и ложное разделение...................................................................................668 В чем состоит проблема когерентности кешей?.......................................668 Проблема ложного разделения..............................................................671 Безблокировочное программирование с помощью переменных с копиями на каждом процессоре и RCU.......................................................675 Переменные с копиями на каждом процессоре........................................675 Работа с переменными с копиями на каждом процессоре..........................676 Пример использования переменных с копиями на каждом процессоре в модуле ядра.......................................................................680 Примеры использования переменных с копиями на каждом процессоре в ядре.................................................................684 Введение в безблокировочную технологию RCU (прочитать–скопировать–обновить).........................................................686 Как работает RCU?...................................................................................687 Испытание RCU на практике..................................................................696 Простой пример – конкурентные читатели и писатели и их защита.......... 697 RCU: подробная документация..............................................................706 Отладка блокировок в ядре..................................................................709 Конфигурирование ядра для отладки блокировок...................................710 Валидатор блокировок lockdep – раннее обнаружение ошибок работы с блокировками.................................................................713 Обнаружение потенциальных взаимоблокировок с помощью lockdep – несколько примеров................................................715 Пример 1 – обнаружение взаимоблокировки с собой.................................716 Пример 2 – обнаружение взаимоблокировки типа AB-BA с помощью lockdep..................................................................................722 Краткие замечания о lockdep – аннотации и известные проблемы............................................................................727 К вопросу об аннотациях lockdep.............................................................727 К вопросу о lockdep – известные проблемы...............................................728 Статистика блокировок ядра....................................................................729 Просмотр и интерпретация статистики блокировок в ядре..........................730 Введение в барьеры памяти....................................................................732 Пример использования барьеров памяти в драйвере устройства.................733 К вопросу о маркированных операциях доступа........................................735 Резюме..................................................................................................735 Вопросы................................................................................................736 Для дополнительного чтения..................................................................736 Предметный указатель...........................................................................737
 |
|||||||||||||||||||
![[Profile]](./templates/default/images/lang/en/icon_profile.gif "View user's profile"){kind=icon} ![[PM]](./templates/default/images/lang/en/icon_pm.gif "Send private message"){kind=icon} |
||||||||||||||||||||
![[Quote]](./templates/default/images/lang/en/icon_quote.gif "Reply with quote"){kind=icon}
|
|
Home » Books and magazines » Computer literature » Mac OS; Linux, FreeBSD and others *NIX |
Current time is: 24-Feb 12:36
All times are UTC + 2
You cannot post new topics in this forum
You cannot reply to topics in this forum You cannot edit your posts in this forum You cannot delete your posts in this forum You cannot vote in polls in this forum You cannot attach files in this forum You can download files in this forum |