Linux 汇总

关键词: linux, 计算机组成

目录#

• 总体架构
• 操作系统[3]
• CPU and Cache[1]
• Memory
• File， block
• Network
• Frameworks and Tools
• 参考

总体架构#

• 北桥
  主桥 - 处理高速信号
• 南桥
  IO桥 - [低速]

操作系统[3]#

• 内核 self
• 栈
  用函数和寄存器的方式记录了线程的执行历史
• 中断
• 进程 self
• 系统调用 self
• 虚拟内存
• 内存管理 self
• 调度器 self
  • cpu调度级别
  • io调度级别
    deadline， CFQ
• 文件系统 self
• 网络

CPU and Cache[1]#

• CPU架构
  • SMP UMA
    系统总线成了系统瓶颈，应运而生了NUMA
  • NUMA
  • Bus 总线
    [cpu和内存之间的通道]
• CPU Cache
  • L1 的存取速度：4 个CPU时钟周期
  • L2 的存取速度：11 个CPU时钟周期
  • L3 的存取速度：39 个CPU时钟周期
  • RAM内存的存取速度：107 个CPU时钟周期
• cacheline
  Cache Line是最小单位（64Bytes）
  eg. L1有32KB，32KB/64B = 512个Cache Line
• 缓存的一致性
  • cache line对齐
  • 一致性协议
    • Directory 协议
    • Snoopy 协议
      MESI协议, cache line的4个状态
• Cache 预取
• TLB(Translation Lookaside Buffer)
  • 快表，解决MMU查找page慢的问题
  • 专门用于cache内存中的页表项

Memory#

• MMU(Memory Management Unit)
• page - 4K
  • Hugepage: 2M, 1G
• 虚拟内存
• overcommit
• SLUB slab
• buffer && cache
  page cache - 文件
  buffer - 磁盘

File， block#

• POSIX
• io_uring
  linux 5.1引入的异步io接口，适合io密集型应用

Network#

• Linux 协议栈 self
• epoll

Frameworks and Tools#

• data plan
  • DPDK self
  • SPDK 官网
    • 用户态的TCP/IP协议栈 libuns
  • VPP
• eBPF self
  • LLVM
  • bcc

参考#

1. 《深入浅出DPDK》
2. 与程序员相关的CPU缓存知识 *** 有代码
3. <<性能之巅>>