这是一篇关于 Linux 上下文切换内部原理的文章,主要内容总结如下:
- 作者信息与电子书:作者发布关于 Linux 上下文切换内部原理的系列文章,以电子书形式呈现,目前有早期访问折扣,付费订阅者可享受折扣,每月订阅者可享受 50%折扣,年度订阅者可享受 100%折扣,订阅后可获得折扣链接。
- 上下文切换的重要性:上下文切换对于高吞吐量和响应式系统很必要,虽有性能成本,但理解其内部实现细节有助于解决性能问题和学习硬件架构知识。
- 系列文章内容:包括进程管理基础、用户到内核模式转换、定时器中断处理、上下文切换实现等内容,本文重点介绍进程管理基础,如通过
task_struct
表示进程、组织进程地址空间等。 task_struct
结构:task_struct
是内核表示进程的结构,包含多个字段,如thread_info
用于跟踪低级状态信息,__state
表示进程执行状态,stack
指向内核栈,mm
指向mm_struct
(进程虚拟内存表示),utime
和stime
记录 CPU 使用时间,se
包含调度相关信息,thread_struct
用于管理架构特定状态。- 进程内存管理:操作系统通过分页实现内存虚拟化,每个进程有用户模式和内核模式的页表,单独的内核页表是为了防止 Spectre 和 Meltdown 漏洞,进程内存还包括栈段、堆段、数据段和代码段等,
mm_struct
结构用于管理进程内存状态,包含页表目录地址、内存段边界等信息。 - 后续内容:下一篇文章将探讨 CPU 从用户模式到内核模式的转换,包括系统调用和中断触发模式切换、中断处理程序的作用、内核保存用户状态、转换期间的 CPU 保护机制以及模式切换的性能影响等。
- 相关资源推荐:包括 Linux 源代码、内存段、页表、线程本地存储、Intel 软件开发者手册、《Understanding the Linux Kernel》书籍、地址空间标识符(ASID)、完全公平调度器(CFS)等。
- 支持作者方式:可以通过付费订阅(每月 6 美元/每年 60 美元)、Buy me a coffee(购买咖啡或成为会员)、GitHub Sponsor(获得赞助徽章和免费订阅)等方式支持作者。
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