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中国Linux内核开发者大会十周年演讲稿(中兴通讯 谢宝友)——聚焦Linux内存屏障技术

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简介:
谢宝友在第十届中国Linux内核开发者大会上发表讲话,重点探讨了Linux内存屏障技术的发展与应用,分享了他的见解和经验。 尊敬的各位来宾: 大家好!非常荣幸能够在此庆祝中国Linux内核开发者大会十周年,并与大家分享关于Linux内存屏障的知识。 在过去的十年里,我们见证了Linux内核社区的成长和发展,在这个过程中,中兴通讯一直积极参与其中并贡献自己的力量。作为一家专注于通信和信息技术的企业,我们在研发过程中深刻理解到操作系统底层技术的重要性,特别是在多处理器系统中的同步问题上。 今天我想重点讨论的是内存屏障(Memory Barrier),这是在开发高性能并发程序时一个非常关键的概念。它是一种特殊的指令或函数调用机制,在CPU执行顺序中插入这些操作可以确保数据的一致性和可见性。通过正确使用内存屏障,我们可以避免一些常见的多线程编程错误。 接下来我将详细介绍几种常用的Linux内核提供的内存屏障接口以及它们的应用场景,并分享我们在实际项目中的经验教训。希望通过这次交流能够帮助大家更好地理解和利用这一技术手段来提高软件系统的稳定性和性能表现力。 感谢各位的聆听和支持! --- 以上就是本次演讲的主要内容概要,希望能够对参会者有所启发和帮助。

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客服
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  • Linux稿 )——Linux
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    谢宝友在第十届中国Linux内核开发者大会上发表讲话,重点探讨了Linux内存屏障技术的发展与应用,分享了他的见解和经验。 尊敬的各位来宾: 大家好!非常荣幸能够在此庆祝中国Linux内核开发者大会十周年,并与大家分享关于Linux内存屏障的知识。 在过去的十年里,我们见证了Linux内核社区的成长和发展,在这个过程中,中兴通讯一直积极参与其中并贡献自己的力量。作为一家专注于通信和信息技术的企业,我们在研发过程中深刻理解到操作系统底层技术的重要性,特别是在多处理器系统中的同步问题上。 今天我想重点讨论的是内存屏障(Memory Barrier),这是在开发高性能并发程序时一个非常关键的概念。它是一种特殊的指令或函数调用机制,在CPU执行顺序中插入这些操作可以确保数据的一致性和可见性。通过正确使用内存屏障,我们可以避免一些常见的多线程编程错误。 接下来我将详细介绍几种常用的Linux内核提供的内存屏障接口以及它们的应用场景,并分享我们在实际项目中的经验教训。希望通过这次交流能够帮助大家更好地理解和利用这一技术手段来提高软件系统的稳定性和性能表现力。 感谢各位的聆听和支持! --- 以上就是本次演讲的主要内容概要,希望能够对参会者有所启发和帮助。
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    本讲座深入探讨Linux内核中的内存管理机制和技术,涵盖从基本概念到高级技巧的内容,适合希望深入了解操作系统底层原理的技术爱好者和开发人员。 Linux内核内存管理技术是操作系统中的关键技术之一,它负责管理和分配系统的物理及虚拟内存资源。通过高效的内存管理机制,可以提高系统性能、优化资源利用率并确保系统的稳定性和安全性。该技术涉及多个方面,包括但不限于页面替换算法、进程地址空间的映射以及对不同类型的内存对象(如文件缓存和匿名页)进行有效的管理和回收策略等。
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    《Linux内核技术手册中文版》是一本全面介绍Linux内核架构与实现细节的技术书籍,适合深度学习操作系统原理和开发技巧的专业人士阅读。 网站上大多数内容都是英文版的,为了方便资源共享,特将找到的中文版本放上来。
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    《Linux内核技术手册》提供全面深入的技术指导,涵盖内核架构、驱动开发等内容,本书中英文双语版本助力开发者学习交流。 《Linux 内核技术手册》由顶尖的 Linux 内核开发及维护人员编写,详尽地描述了内核配置与构建的过程——这对于系统管理员和开发人员来说至关重要。由于没有任何一个 Linux 发行套件能够提供完全符合用户需求的内核版本,因此针对不同计算机的具体要求重新配置并编译内核是不可避免的。《Linux 内核技术手册》旨在指导读者如何根据自己的需要定制 Linux 系统。 该书的内容主要基于 Linux 2.6 版本内核编写。相较于之前的版本,2.6 版在几乎所有子系统(尤其是内存管理和块设备部分)中都进行了重要的改进和优化,能够满足企业级 IT 环境的需求。此外,Linux 2.6 内核具有高度的灵活性,适用于从手持设备到主流计算机的各种硬件平台,并且既可以作为桌面操作系统运行也可以用作服务器。 然而,为了充分利用其某些功能特性,用户需要进行手动配置工作,《Linux 内核技术手册》正是为解决这一需求而编写的一本深入参考书籍。
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    本文探讨了Linux操作系统中虚拟内存的核心机制,包括地址转换、内存映射和页式管理等关键技术,深入剖析其高效管理和使用内存的方法。 目录 第一章 Linux底层分段分页机制 1.1 基于x86的Linux分段机制 1.2 基于x86的Linux分页机制 1.2.1 页全局目录和页表 1.2.2 线性地址到物理地址转换 1.2.3 线性地址字段处理 1.2.4 页表处理 1.3 扩展分页与联想存储器 1.4 Linux内存布局 1.5 内核空间和用户空间 1.5.1 初始化临时内核页表 1.5.2 永久内核页表的初始化 1.5.3 第一次进入用户空间 1.5.4 内核映射机制实例 1.6 固定映射的线性地址 1.7 高端内存内核映射 1.8 永久内存映射 1.9 临时内核映射 第二章 内核级内存管理系统 2.1 Linux页面管理 2.1.1 NUMA架构 2.1.2 内存管理区 2.2 伙伴系统算法 2.2.1 数据结构 2.2.2 块分配 2.2.3 块释放 2.3 Linux页面级内存管理 2.3.1 分配一组页面 2.3.2 释放一组页面 2.4 每CPU页面高速缓存 2.4.1 数据结构 2.4.2 通过每CPU页高速缓存分配页面 2.4.3 释放页面到每CPU 页面高速缓存 2.5 slab分配器 2.5.1 数据结构 2.5.2 分配/释放slab页面 2.5.3 增加slab数据结构 2.5.4 高速缓存内存布局 2.5.5 slab着色 2.5.6 分配slab对象 2.5.7 释放Slab对象 2.5.8 通用对象 2.5.9 内存池 2.6 非连续内存区 2.6 高端内存区回顾 2.6 非连续内存区的描述符 2.7 分配非连续内存区 2.8 释放非连续内存区 第三章 进程的地址空间 3.1 用户态内存分配 3.1 mm_struct数据结构 3.2 内核线程的内存描述符 3.3 线性区的数据结构 3.4 红-黑树算法 3.5 线性区访问权限 3.6 线性区的底层处理 3.7 查找给定地址的最邻近区 3.8 查找一个与给定的地址区间相重叠的线性区 3.9 查找一个空闲的地址区间 3.10 向内存描述符链表中插入一个线性区 3.7 分配线性地址区间 3.8 释放线性地址区间 3.9 do_munmap()函数 3.10 split_vma()函数 3.11 unmap_region()函数 3.4 创建和删除进程的地址空间 3.5 创建进程的地址空间 3.6 删除进程的地址空间 3.7 内核线程1号的地址空间 3.8 堆的管理 第四章 磁盘文件内存映射 4.1 内存映射的数据结构 4.2 内存映射的创建 4.3 内存映射的请求调页 4.4 刷新内存映射的脏页 4.5 非线性内存映射 第五章 页面回收 5.1 页框回收概念 5.2 选择目标页 5.3 PFRA设计 5.2 反向映射技术 5.3 匿名页的反向映射 5.4 优先搜索树 5.5 映射页的反向映射 5.