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linux内核缺页中断处理

MMU可以做虚拟地址到物理地址的转换，使用MMU我们就可以使用更多的内存空间，因为程序具有局部性原理，我们可以将暂时用不到的数据存放到磁盘，当访问到时会发生缺页中断，从磁盘中将所需要的数据加载到内存。...缺页中断处理一般流程： 1.硬件陷入内核，在堆栈中保存程序计数器，大多数当前指令的各种状态信息保存在特殊的cpu寄存器中。 2.启动一个汇编例程保存通用寄存器和其他易丢失信息，以免被操作系统破坏。...7.当磁盘中断发生时，表明该页已经被装入，页表已经更新可以反映他的位置，页框也标记位正常状态。 8.恢复发生缺页中断指令以前的状态，程序计数器重新指向这条指令。...linux内核对缺页异常的处理流程很复杂，但是基本思想和上述流程差不多。...下面看linux的基本处理流程： 内核处理缺页异常的主函数就是do_page_fault: /* * 缺页异常处理函数 * pt_regs 各个寄存器的值 * error_code,由硬件产生:

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Linux内核21-Linux内核的中断处理过程

更为重要的是，代表中断处理程序执行的进程必须总是处于TASK_RUNING状态，或系统冻结中，因此，中断处理程序不能执行阻塞程序，比如I/O硬盘操作。...中断向量表 在表4-2中，我们列出了IRQ的分配，中断号对应32-238。另外，Linux使用中断号128实现系统调用。...但是，万变不离其宗，核心的设计思想没变。 多核系统中的IRQ分配 我们知道SMP的全称是对称多处理系统，这意味，Linux内核不应该对一个CPU有任何偏向。...因此，Linux2.6内核使用一个特定的内核线程叫kirqd进行纠正IRQ的自动分配（如果有必要的话）。...设置了IRQ_INPROGRESS 多核系统中，此时可能另外一个CPU可能正在处理先前发生的相同中断。Linux对此的处理方式就是延后处理。

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    Linux内核硬中断 软中断的原理和实现

    linux为了实现这个特点，当中断发生的时候，硬中断处理那些短时间就可以完成的工作，而将那些处理事件比较长的工作，放到中断之后来完成，也就是软中断(softirq)来完成。...中的__softirq_pending是等待处理的软中断的位图，通过设置此变量即可告诉内核该执行哪些软中断。...在ksoftirqd内核线程中 c. 在那些显示检查和执行待处理的软中断的代码中，如网络子系统中 而不管是用什么方法唤起，软中断都要在do_softirq()中执行。...如果有待处理的软中断，do_softirq()会循环遍历每一个，调用它们的相应的处理程序。 在中断处理程序中触发软中断是最常见的形式。...中断处理程序执行硬件设备的相关操作，然后触发相应的软中断，最后退出。内核在执行完中断处理程序以后，马上就会调用do_softirq()，于是软中断开始执行中断处理程序完成剩余的任务。

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    Linux 内核如何处理中断

    接下来会调用在内核启动时设备驱动注册的对应的中断服务程序（ISR）。 软件中断 当你在播放一个视频时，音频和视频是同步播放是相当重要的，这样音乐的速度才不会变化。...当系统需要实时性时（例如在工业应用中），软件中断会变得重要。你可以在 Linux 基金会的文章中找到更多相关信息：面向嵌入式开发者的实时 Linux 介绍。...当请求的地址在进程的地址空间中，并且满足访问权限时，如果页不在内存（RAM）中，将会产生一个中断请求（IRQ），并开始启用缺页异常处理程序把所需的页加载到内存中。如果操作成功执行，程序将继续运行。...中断描述表(interrupt descriptor table)（IDT）中记录了中断请求（IRQ）和中断服务程序（ISR）的对应关系。Linux 中定义了从 0 到 256 的 IRQ 向量。...其中一些在 Linux 内核源树中的Linux IRQ 向量布局中指定。 如果要实时获取该表，请运行如下命令： watch -n1 "cat /proc/interrupts"

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    Linux内核36-内核同步之禁止中断

    同样，Linux也不会放弃禁止中断这么好的同步机制。它保证内核控制路径可以继续执行，其访问的数据结构不会被中断处理程序破坏。...但是，多核系统中，中断禁止是一个局部概念，也就是说，只是某一个CPU核中断被禁止，不能阻止运行在其它CPU上的中断处理程序访问要保护的数据结构。...所以，在多核系统中，内核数据结构的保护一般是禁止中断搭配自旋锁一起使用。...当内核代码进入临界代码段时，通过清除eflags寄存器中的IF标志实现禁止中断，从而保护临界代码段。但是，当内核离开临界代码段的时候，内核是否该恢复之前的IF标志呢？还是不做任何处理？...没有中断处理程序被激活，软中断的行为也就不会发生混乱。 但是，事情不会那么简单，有时候，内核需要只禁止可延时函数，而不禁止中断。那怎么实现呢？

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    Linux 中的各种栈：进程栈 线程栈 内核栈 中断栈

    ，那我们看下 Linux 内核中是怎么体现上面内存布局的。...二、线程栈 从 Linux 内核的角度来说，其实它并没有线程的概念。Linux 把所有线程都当做进程来实现，它将线程和进程不加区分的统一到了 task_struct 中。...中断也是如此，当系统收到中断事件后，进行中断处理的时候，也需要中断栈来支持函数调用。由于系统中断的时候，系统当然是处于内核态的，所以中断栈是可以和内核栈共享的。...X86 上中断栈就是独立于内核栈的；独立的中断栈所在内存空间的分配发生在 arch/x86/kernel/irq_32.c 的 irq_ctx_init() 函数中 (如果是多处理器系统，那么每个处理器都会有一个独立的中断栈...而 ARM 上中断栈和内核栈则是共享的；中断栈和内核栈共享有一个负面因素，如果中断发生嵌套，可能会造成栈溢出，从而可能会破坏到内核栈的一些重要数据，所以栈空间有时候难免会捉襟见肘。

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    Linux 中的各种栈：进程栈 线程栈 内核栈 中断栈

    ，那我们看下 Linux 内核中是怎么体现上面内存布局的。...二、线程栈 从 Linux 内核的角度来说，其实它并没有线程的概念。Linux 把所有线程都当做进程来实现，它将线程和进程不加区分的统一到了 task_struct 中。...中断也是如此，当系统收到中断事件后，进行中断处理的时候，也需要中断栈来支持函数调用。由于系统中断的时候，系统当然是处于内核态的，所以中断栈是可以和内核栈共享的。...X86 上中断栈就是独立于内核栈的；独立的中断栈所在内存空间的分配发生在 arch/x86/kernel/irq_32.c 的 irq_ctx_init() 函数中 (如果是多处理器系统，那么每个处理器都会有一个独立的中断栈...而 ARM 上中断栈和内核栈则是共享的；中断栈和内核栈共享有一个负面因素，如果中断发生嵌套，可能会造成栈溢出，从而可能会破坏到内核栈的一些重要数据，所以栈空间有时候难免会捉襟见肘。

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    Linux内核中的软中断、tasklet和工作队列具体解释

    引言 软中断、tasklet和工作队列并非Linux内核中一直存在的机制，而是由更早版本号的内核中的“下半部”（bottom half）演变而来。 下半部的机制实际上包含五种，但2.6版本号的内核中。...上半部指的是中断处理程序，下半部则指的是一些尽管与中断有相关性可是能够延后运行的任务。 举个样例：在网络传输中。...由于二者的这种差别，所以对于一个工作是放在上半部还是放在下半部去运行，能够參考以下4条： 假设一个任务对时间很敏感。将其放在中断处理程序中运行。 假设一个任务和硬件相关，将其放在中断处理程序中运行。...假设一个任务要保证不被其它中断（特别是同样的中断）打断，将其放在中断处理程序中运行。 其它全部任务，考虑放在下半部去运行。 有写内核任务须要延后运行。...详细流程图例如以下所看到的： ---- 是否处于中断中在Linux中是通过preempt_count来判断的,详细例如以下： 在linux系统的进程数据结构里，有这么一个数据结构: #define

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    【深入理解Linux内核锁】| 中断屏蔽

    【Linux内核锁】二、中断屏蔽 1、中断屏蔽思想 中断屏蔽，正如其名，屏蔽掉CPU的中断响应功能，解决并发引起的竞态问题。 在进入临界区前屏蔽中断，这么做有什么好处，以及有什么弊端？...弊端在于： Linux内核中，除了系统进程调度依赖中断，还有一些异步I/O等众多操作都依赖中断，因此长时间屏蔽中断是很危险的，会对系统造成严重影响，因此也要求临界区代码要简短。...因此，并不能解决SMP多CPU引发的竞态 因此，单独使用中断屏蔽通常不是一种值得推荐的避免竞态的方法 2、Linux内核中断屏蔽的实现 2.1 Linux内核提供的API接口 关于中断屏蔽，Linux内核所提供的接口如下...cpsie i @ arch_local_irq_enable" : : : "memory", "cc"); } 函数介绍：local_irq_enable函数用于将CPSR寄存器中的中断使能位设为...3、总结 该篇文章，主要了解以下几点： 中断屏蔽的思想 中断屏蔽的好处与不足 Linux内核提供的中断屏蔽接口 中断屏蔽的基本汇编实现

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    Linux内核中断顶半部和底半部的理解

    中断上半部、下半部的概念   设备的中断会打断内核进程中的正常调度和运行，系统对更高吞吐率的追求势必要求中断服务程序尽量短小精悍。但是，这个良好的愿望往往与现实并不吻合。...在大多数真实的系统中，当中断到来时，要完成的工作往往并不会是短小的，它可能要进行较大量的耗时处理。   下图描述了Linux内核的中断处理机制。...为了在中断执行时间尽量短和中断处理需完成的工作尽量大之间找到一个平衡点，Linux将中断处理程序分解为两个半部：顶半部和底半部。 ?   ...其他操作系统中对中断的处理也采用了类似于 Linux的方法，真正的硬件中断服务程序都斥尽量短。...在Linux内核中，用 softing_action结构体表征一个软中断，这个结构体包含软中断处理函数指针和传递给该函数的参数。

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    Linux内核22-软中断和tasklet

    相反，这些可延时任务执行时，可以使能中断。那么，将这些任务从中断处理程序中剥离出来，可以有效地保证内核对于中断响应时间尽可能短。...另一个广泛使用的术语是中断上下文：可以是内核正在执行的中断处理程序，也可以是一个可延时处理的函数。...更重要的是，总是把一个函数绑定到某个CPU上执行是有风险的，这个CPU可能负荷很重而其它的CPU可能比较空闲。 2 软中断 Linux2.6内核中，软中断的数量比较少。...Linux软中断处理程序总是从索引0开始执行。 2.1 软中断使用的数据结构 软中断的主要数据结构是softirq_vec数组，包含类型为softirq_action的32个元素。...而do_IRQ()函数中，在最后会调用irq_exit()宏，这个宏会引发另一个调用 __do_softirq()的程序执行。这在Linux内核中是禁止的，因为其可延时函数的执行都是串行的。

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    Linux内核18-中断和异常的嵌套处理

    比如，I/O设备引发一个中断，相应的内核态程序，首先，应该是保存内核态堆栈中的CPU寄存器的内容；然后，执行中断处理程序；最后，再恢复这些寄存器的内容。...所以，在后面的描述中，我们使用内核控制路径这个术语代替一段可执行的内核态代码这种表述。...恢复执行嵌套内核控制路径的所有数据都存储在内核态堆栈中，而该堆栈又和当前进程紧紧绑定在一起。通俗的说，中断处理程序相当于当前进程的资源，切换进程之前该中断资源必须释放掉。...中断处理程序绝对不能包含页错误的操作，因为这会诱发进程切换。 Linux嵌套执行中断或异常处理程序的两个主要原因是： 为了提高可编程中断控制器和设备控制器的吞吐量。...内核正在处理一个中断的时候，能够及时响应另一个中断。 实现没有中断优先级的模型。这可以简化内核代码并提高可移植性。 在多核系统中，几个中断或异常处理程序可能会并发执行。

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    调皮的程序员：Linux之父雕刻在Linux内核中的故事

    ，执行如下命令，唤出GDB，并打开描述内核空间的kcore虚拟文件： $ sudo gdb --core /proc/kcore 然后在GDB中执行如下命令加载内核的符号信息： (gdb) file /...这样说有点不精确，精确的说法是从Linux内核2.1.17版本开始，第二个参数也可以是0x5121996。查阅kernel.org上的内核；4）发布历史，2.1.17应该发布于1996年12月22日。...在内核代码中，上述规则是在reboot.c中强制的，代码如下： /* For safety, we require "magic" arguments. */ if(magic1 !...内核代码中，而且使它们成为Linux API的一部分。...只要Linux系统还在，那么这些常量就将永远使用，因为API意味着用户态和内核态的法定接口。为了保障应用程序的兼容性，不可轻易变化。 6、写在最后 无论哪种文化，家庭都有着极其重要的地位。

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    一文搞懂 | Linux 中的各种栈（进程栈 线程栈 内核栈 中断栈）

    ，那我们看下 Linux 内核中是怎么体现上面内存布局的。...二、线程栈 从 Linux 内核的角度来说，其实它并没有线程的概念。Linux 把所有线程都当做进程来实现，它将线程和进程不加区分的统一到了 task_struct 中。...中断也是如此，当系统收到中断事件后，进行中断处理的时候，也需要中断栈来支持函数调用。由于系统中断的时候，系统当然是处于内核态的，所以中断栈是可以和内核栈共享的。...X86 上中断栈就是独立于内核栈的；独立的中断栈所在内存空间的分配发生在 arch/x86/kernel/irq_32.c 的 irq_ctx_init() 函数中 (如果是多处理器系统，那么每个处理器都会有一个独立的中断栈...而 ARM 上中断栈和内核栈则是共享的；中断栈和内核栈共享有一个负面因素，如果中断发生嵌套，可能会造成栈溢出，从而可能会破坏到内核栈的一些重要数据，所以栈空间有时候难免会捉襟见肘。

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    一文读懂 | Linux 中的各种栈：进程栈 线程栈 内核栈 中断栈

    ，那我们看下 Linux 内核中是怎么体现上面内存布局的。...二、线程栈 从 Linux 内核的角度来说，其实它并没有线程的概念。Linux 把所有线程都当做进程来实现，它将线程和进程不加区分的统一到了 task_struct 中。...中断也是如此，当系统收到中断事件后，进行中断处理的时候，也需要中断栈来支持函数调用。由于系统中断的时候，系统当然是处于内核态的，所以中断栈是可以和内核栈共享的。...X86 上中断栈就是独立于内核栈的；独立的中断栈所在内存空间的分配发生在 arch/x86/kernel/irq_32.c 的 irq_ctx_init() 函数中(如果是多处理器系统，那么每个处理器都会有一个独立的中断栈...Linux 调度程序中并没有区分线程和进程，当调度程序需要唤醒”进程”的时候，必然需要恢复进程的上下文环境，也就是进程栈；但是线程和父进程完全共享一份地址空间，如果栈也用同一个那就会遇到以下问题。

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    内核中断系统中的设备树

    内核补丁及设备树 先解压原始内核(source_and_images\kernel): tar xzf linux-4.19-rc3.tar.gz 打上补丁: cd linux-4.19-rc3...有几个U32的数据来描述中断 =第05节_示例_使用设备树描述按键中断= 在上节视频里我们体验了怎么在设备树中描述中断，这一节我们来写一个按键驱动程序来看看怎么使用设备树来描述按键驱动程序所使用的引脚和所使用的中断...； 001th_buttons_drv是用在之前阉割版本的内核，里面没有支持用设备树描述中断； 002th_buttons_drv是本节视频使用的驱动程序，在设备树里可以描述中断了； 将000th...    a.1 在设备树中的描述     a.2 在内核中的驱动 b....2) 设备的中断 a.1 在设备节点中描述(表明使用"哪一个中断控制器里的哪一个中断, 及中断触发方式") a.2 在内核中的驱动 (在platform_driver.probe中获得IRQ资源, 即中断号

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    Linux内核17-硬件如何处理中断和异常

    然后通过APIC总线发送给目标APIC，该APIC就会给自己的CPU发送一个相应的中断。 CPU间的中断（简称IPI）是多核系统一个重要组成部分。Linux有效地利用它们，在CPU之间传递消息。...那么，剩下的工作就是内核的了，内核使用一个中断描述符表（IDT），记录每个中断或者异常编号以及相应的处理函数。那么，收到中断信号后，将相应的处理函数的地址加载到eip寄存器中执行即可。...首先比较cs寄存器中的CPL（当前特权等级）和包含在GDT中的段描述符的DPL（描述符特权等级），如果CPL小于DPL，产生 通用保护 异常，因为中断处理程序的特权等级不能比造成中断的程序的低。...检查ds、es、fs和gs寄存器中的值。如果它们之中任何一个的描述符中的DPL小于CPL，则清除相应的段寄存器。这么做，可以禁止用户态程序使用先前内核态的段寄存器。...如果这些寄存器没有被清除，恶意用户态程序就可以利用它们访问内核地址空间。

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    【Linux 内核】Linux 内核体系架构 ( 进程调度 | 内存管理 | 中断管理 | 设备管理 | 文件系统 )

    和 虚拟内存管理 , 是 Linux 内核中 最复杂的模块 ; 虚拟内存管理 包括 : 反向映射 , KSM , MMAP 映射 , 缺页中断 , 共享内存 , 进程虚拟地址空间管理 , 页面回收 ;...物理内存管理 包括 : 页面分配器 等 ; 内存管理 位于 下图 Linux 内核整体架构图 中的 内核空间 ; 三、中断管理 ---- 中断管理 包括 : 处理器异常处理 , 中断处理 ; 异常指的是...处理器执行时 , 检测 异常条件 , 处理器需要停止当前执行的栈 , 处理异常 ; 中断管理 位于 下图 Linux 内核整体架构图 中的 内核空间 ; 四、设备管理 ---- Linux 内核 支持的外设类型...是最多的 , 设备树 PCI 总线设备 设备模型 Kobject ACPI 网络设备驱动 块设备驱动 字符设备驱动 设备管理 位于 下图 Linux 内核整体架构图 中的 内核空间 ; 五、文件系统...内核可以很方便的集成各种文件系统 ; 文件系统 位于 下图 Linux 内核整体架构图 中的 内核空间 ;

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