1.如何从源代码理解Windows内核的从源从源实现机理?
2.Linux内核源码解析---cgroup实现之整体架构与初始化
3.剖析Linux内核源码解读之《实现fork研究(一)》
4.nginx源码分析--master和worker进程模型
5.Linux内核源码分析:Linux进程描述符task_ struct结构体详解
6.linux0.11源码分析-fork进程
如何从源代码理解Windows内核的实现机理?
深入解析Windows内核的奥秘,本书以操作系统原理为基石,码的码揭示了Windows如何构建现代操作系统的角度解释进程角度解释进程基石,如strong>进程管理、从源从源线程并发、码的码物理和虚拟内存管理,角度解释进程角度解释进程淘鹊桥 源码以及Windows I/O模型的从源从源实现。作者采用Windows Research Kernel (wrk) 的码的码源代码作为讲解的参照,让读者亲身体验庞大复杂系统如何在x处理器上运行的角度解释进程角度解释进程逻辑。
内容设计上,从源从源本书聚焦于Windows内核的码的码核心组件,同时兼顾操作系统整体性,角度解释进程角度解释进程涉及strong>存储体系、从源从源网络架构和Windows环境子系统等关键组件,码的码它们虽非内核模块,角度解释进程角度解释进程但对Windows的运行至关重要。而对于Windows Server 以后内核的演变和发展,书中也有所涵盖。
尽管书中详尽解析了Windows的代码实现,但并非逐行解读wrk源代码。每个技术专题都有框架图和深入细节分析,旨在让读者既能把握技术全貌,又理解关键实现。Windows作为历史悠久的操作系统,市面上资料众多,但本书首次从源代码层面解析Windows底层工作原理,部分内容是首次以文字形式公开。 本书的目标是满足对Windows好奇者了解核心机制的需求,同时也为计算机专业的学生、教师和系统软件工程师提供快速理解和掌握Windows先进系统技术的射娃娃源码途径,以及编写高效软件的灵感。书中还附带实用工具,通过它们,读者可以直观观察内核信息,甚至跟踪系统动态,这些工具可通过互联网获取。Linux内核源码解析---cgroup实现之整体架构与初始化
cgroup在年由Google工程师开发,于年被融入Linux 2.6.内核。它旨在管理不同进程组,监控一组进程的行为和资源分配,是Docker和Kubernetes的基石,同时也被高版本内核中的LXC技术所使用。本文基于最早融入内核中的代码进行深入分析。
理解cgroup的核心,首先需要掌握其内部的常用术语,如子系统、层级、cgroupfs_root、cgroup、css_set、cgroup_subsys_state、cg_cgroup_link等。子系统负责控制不同进程的行为,例如CPU子系统可以控制一组进程在CPU上执行的时间占比。层级在内核中表示为cgroupfs_root,一个层级控制一批进程,层级内部绑定一个或多个子系统,每个进程只能在一个层级中存在,但一个进程可以被多个层级管理。metinfo上传源码cgroup以树形结构组织,每一棵树对应一个层级,层级内部可以关联一个或多个子系统。
每个层级内部包含的节点代表一个cgroup,进程结构体内部包含一个css_set,用于找到控制该进程的所有cgroup,多个进程可以共用一个css_set。cgroup_subsys_state用于保存一系列子系统,数组中的每一个元素都是cgroup_subsys_state。cg_cgroup_link收集不同层级的cgroup和css_set,通过该结构可以找到与之关联的进程。
了解了这些概念后,可以进一步探索cgroup内部用于结构转换的函数,如task_subsys_state、find_existing_css_set等,这些函数帮助理解cgroup的内部运作。此外,cgroup_init_early和cgroup_init函数是初始化cgroup的关键步骤,它们负责初始化rootnode和子系统的数组,为cgroup的使用做准备。
最后,需要明确Linux内一切皆文件,cgroup基于VFS实现。内核启动时进行初始化,以确保系统能够正确管理进程资源。cgroup的初始化过程分为早期初始化和常规初始化,其中早期初始化用于准备cpuset和CPU子系统,确保它们在系统运行时能够正常工作。通过这些步骤,福州麻将 源码我们可以深入理解cgroup如何在Linux内核中实现资源管理和进程控制。
剖析Linux内核源码解读之《实现fork研究(一)》
Linux内核源码解析:深入探讨fork函数的实现机制(一)
首先,我们关注的焦点是fork函数,它是Linux系统创建新进程的核心手段。本文将深入剖析从用户空间应用程序调用glibc库,直至内核层面的具体过程。这里假设硬件平台为ARM,使用Linux内核3..3和glibc库2.版本。这些版本的库和内核代码可以从ftp.gnu.org获取。
在glibc层面,针对不同CPU架构,进入内核的步骤有所不同。当glibc准备调用kernel时,它会将参数放入寄存器,通过软中断(SWI) 0x0指令进入保护模式,最终转至系统调用表。在arm平台上,系统调用表的结构如下:
系统调用表中的CALL(sys_clone)宏被展开后,会将sys_clone函数的地址放入pc寄存器,这个函数实际由SYSCALL_DEFINEx定义。在do_fork函数中,关键步骤包括了对父进程和子进程的跟踪,以及对子进程进行初始化,包括内存分配和vfork处理等。
总的来说,调用流程是这样的:应用程序通过软中断触发内核处理,通过系统调用表选择并执行sys_clone,然后调用do_fork函数进行具体的进程创建操作。do_fork后续会涉及到copy_process函数,好源码论坛这个函数是理解fork核心逻辑的重要入口,包含了丰富的内核知识。在后续的内容中,我将深入剖析copy_process函数的工作原理。
nginx源码分析--master和worker进程模型
一、Nginx整体架构
正常执行中的nginx会有多个进程,其中最基本的是master process(主进程)和worker process(工作进程),还可能包括cache相关进程。
二、核心进程模型
启动nginx的主进程将充当监控进程,主进程通过fork()产生的子进程则充当工作进程。
Nginx也支持单进程模型,此时主进程即是工作进程,不包含监控进程。
核心进程模型框图如下:
master进程
监控进程作为整个进程组与用户的交互接口,负责监护进程,不处理网络事件,不负责业务执行,仅通过管理worker进程实现重启服务、平滑升级、更换日志文件、配置文件实时生效等功能。
master进程通过sigsuspend()函数调用大部分时间处于挂起状态,直到接收到信号。
master进程通过检查7个标志位来决定ngx_master_process_cycle方法的运行:
sig_atomic_t ngx_reap;
sig_atomic_t ngx_terminate;
sig_atomic_t ngx_quit;
sig_atomic_t ngx_reconfigure;
sig_atomic_t ngx_reopen;
sig_atomic_t ngx_change_binary;
sig_atomic_t ngx_noaccept;
进程中接收到的信号对Nginx框架的意义:
还有一个标志位:ngx_restart,仅在master工作流程中作为标志位使用,与信号无关。
核心代码(ngx_process_cycle.c):
ngx_start_worker_processes函数:
worker进程
worker进程主要负责具体任务逻辑,主要关注与客户端或后端真实服务器之间的数据可读/可写等I/O交互事件,因此工作进程的阻塞点在select()、epoll_wait()等I/O多路复用函数调用处,等待数据可读/写事件。也可能被新收到的进程信号中断。
master进程如何通知worker进程进行某些工作?采用的是信号。
当收到信号时,信号处理函数ngx_signal_handler()会执行。
对于worker进程的工作方法ngx_worker_process_cycle,它主要关注4个全局标志位:
sig_atomic_t ngx_terminate;//强制关闭进程
sig_atomic_t ngx_quit;//优雅地关闭进程(有唯一一段代码会设置它,就是接受到QUIT信号。ngx_quit只有在首次设置为1时,才会将ngx_exiting置为1)
ngx_uint_t ngx_exiting;//退出进程标志位
sig_atomic_t ngx_reopen;//重新打开所有文件
其中ngx_terminate、ngx_quit、ngx_reopen都将由ngx_signal_handler根据接收到的信号来设置。ngx_exiting标志位仅由ngx_worker_cycle方法在退出时作为标志位使用。
核心代码(ngx_process_cycle.c):
Linux内核源码分析:Linux进程描述符task_ struct结构体详解
Linux内核通过一个task_struct结构体来管理进程,这个结构体包含了一个进程所需的所有信息。它定义在include/linux/sched.h文件中,包含许多字段,其中state字段表示进程的当前状态。常见的状态包括运行、阻塞、等待信号、终止等。进程状态的切换和原因可通过内核函数进行操作。PID是系统用来唯一标识正在运行的每个进程的数字标识,tgid成员表示线程组中所有线程共享的PID。进程内核栈用于保存进程在内核态执行时的临时数据和上下文信息,通常为几千字节。内核将thread_info结构与内核态线程堆栈结合在一起,占据连续的两个页框,以便于访问线程描述符和栈。获取当前运行进程的thread_info可通过esp栈指针实现。thread_info结构包含task字段,指向进程控制块(task_struct)。task_struct结构体的flags字段用于记录进程标记或状态信息,如创建、超级用户、核心转储、信号处理、退出等。而real_parent和parent成员表示进程的亲属关系,用于查找和处理进程树中的亲属关系。
linux0.源码分析-fork进程
在操作系统中,Linux0.源码中的fork函数执行流程分为启动和系统调用两个阶段。启动阶段首先在init/main.c中执行init用于启动shell,让用户执行命令。
在include/unistd.h中定义了宏,表示将__NR_fork的值复制给eax寄存器,并将_res与eax绑定。使用int 0x中断后,系统调用函数system_call被调用,从sys_call_table中找到对应的函数执行。fork函数执行时,操作系统会在内核栈里保存相关寄存器,准备中断返回。
接着,操作系统通过int调用system_call,在kernel/system_call.s中执行call _sys_call_table(,%eax,4)指令。内核栈中,因为是段内跳转,所以cs不需要入栈。ip指向call指令的下一句代码。执行call指令进入系统调用表。
在includ/linux/sys.h中,系统调用表是一个数组,根据eax即系统函数编号找到对应的函数执行。对于fork,__NR_fork值2被放入eax寄存器,%eax * 4找到sys_fork。执行sys_fork后,调用find_empty_process函数找到可用的进程号,并放入eax寄存器返回。
接着,系统调用执行copy_process函数建立新进程结构体并复制数据。新进程的ip出栈,执行完copy_process后,系统调用返回,内核栈状态改变。此阶段最后通过iret指令弹出寄存器,恢复中断前状态。
总结,fork函数通过复制当前进程结构体、处理信号并初始化新进程,实现父进程与子进程的创建与共享。子进程返回值为0,父进程返回新子进程的pid。通过fork函数的执行,操作系统能够高效地创建进程,实现多任务处理。
通过do_execve源码分析程序的执行(上)(基于linux0.)
execve函数是操作系统的关键功能,它允许程序转变为进程。本文通过剖析do_execve源码,揭示程序转变成进程的机制。do_execve被视为系统调用,其运行过程在前文已有详细解析,此处不再赘述。分析将从sys_execve函数开启。
在执行_do_execve前,先审视内核栈。接下来,我们将深入理解do_execve的实现。
在加载可执行文件时,存在两种情况:编译后的二进制文件与脚本文件。脚本文件需加载对应解释器,本文仅探讨编译后的二进制文件。解析流程如下:首先验证文件可执行性和当前进程权限,通过后,仅加载头部数据,具体代码在真正运行时通过缺页中断加载。然后,申请物理内存并存储环境变量和参数,该步骤在copy_string函数中实现。
完成上述步骤后,内核栈结构发生变化。接着,执行代码释放原进程页目录和页表项信息,解除物理地址映射,这些信息通过fork继承。随后,调用change_ldt函数设置代码段、数据段基地址和限长,其中数据段限长为MB,代码段限长根据执行文件头部信息确定。完成物理地址映射后,内存布局随之调整。
紧接着,通过create_tables函数分配执行环境变量和参数的数组。执行完毕后,内存布局进一步调整。最后,设置栈、堆位置,以及eip为执行文件头部指定值,esp为当前栈位置,至此,可执行文件加载阶段完成。下文将探讨执行第一条指令后的后续步骤。