趣谈Linux操作系统
刘超
网易杭州研究院云计算技术部首席架构师
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入门准备篇 (3讲)
开篇词 | 为什么要学习Linux操作系统?
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01 | 入学测验:你究竟对Linux操作系统了解多少?
02 | 学习路径:爬过这六个陡坡,你就能对Linux了如指掌
核心原理篇:第一部分 Linux操作系统综述 (3讲)
03 | 你可以把Linux内核当成一家软件外包公司的老板
04 | 快速上手几个Linux命令:每家公司都有自己的黑话
05 | 学会几个系统调用:咱们公司能接哪些类型的项目?
核心原理篇:第二部分 系统初始化 (4讲)
06 | x86架构:有了开放的架构,才能打造开放的营商环境
07 | 从BIOS到bootloader:创业伊始,有活儿老板自己上
08 | 内核初始化:生意做大了就得成立公司
09 | 系统调用:公司成立好了就要开始接项目
核心原理篇:第三部分 进程管理 (10讲)
10 | 进程:公司接这么多项目,如何管?
11 | 线程:如何让复杂的项目并行执行?
12 | 进程数据结构(上):项目多了就需要项目管理系统
13 | 进程数据结构(中):项目多了就需要项目管理系统
14 | 进程数据结构(下):项目多了就需要项目管理系统
15 | 调度(上):如何制定项目管理流程?
16 | 调度(中):主动调度是如何发生的?
17 | 调度(下):抢占式调度是如何发生的?
18 | 进程的创建:如何发起一个新项目?
19 | 线程的创建:如何执行一个新子项目?
核心原理篇:第四部分 内存管理 (7讲)
20 | 内存管理(上):为客户保密,规划进程内存空间布局
21 | 内存管理(下):为客户保密,项目组独享会议室封闭开发
22 | 进程空间管理:项目组还可以自行布置会议室
23 | 物理内存管理(上):会议室管理员如何分配会议室?
24 | 物理内存管理(下):会议室管理员如何分配会议室?
25 | 用户态内存映射:如何找到正确的会议室?
26 | 内核态内存映射:如何找到正确的会议室?
核心原理篇:第五部分 文件系统 (4讲)
27 | 文件系统:项目成果要归档,我们就需要档案库
28 | 硬盘文件系统:如何最合理地组织档案库的文档?
29 | 虚拟文件系统:文件多了就需要档案管理系统
30 | 文件缓存:常用文档应该放在触手可得的地方
核心原理篇:第六部分 输入输出系统 (5讲)
31 | 输入与输出:如何建立售前售后生态体系?
32 | 字符设备(上):如何建立直销模式?
33 | 字符设备(下):如何建立直销模式?
34 | 块设备(上):如何建立代理商销售模式?
35 | 块设备(下):如何建立代理商销售模式?
核心原理篇:第七部分 进程间通信 (7讲)
36 | 进程间通信:遇到大项目需要项目组之间的合作才行
37 | 信号(上):项目组A完成了,如何及时通知项目组B?
38 | 信号(下):项目组A完成了,如何及时通知项目组B?
39 | 管道:项目组A完成了,如何交接给项目组B?
40 | IPC(上):不同项目组之间抢资源,如何协调?
41 | IPC(中):不同项目组之间抢资源,如何协调?
42 | IPC(下):不同项目组之间抢资源,如何协调?
核心原理篇:第八部分 网络系统 (7讲)
43 预习 | Socket通信之网络协议基本原理
43 | Socket通信:遇上特大项目,要学会和其他公司合作
44 | Socket内核数据结构:如何成立特大项目合作部?
45 | 发送网络包(上):如何表达我们想让合作伙伴做什么?
46 | 发送网络包(下):如何表达我们想让合作伙伴做什么?
47 | 接收网络包(上):如何搞明白合作伙伴让我们做什么?
48 | 接收网络包(下):如何搞明白合作伙伴让我们做什么?
核心原理篇:第九部分 虚拟化 (7讲)
49 | 虚拟机:如何成立子公司,让公司变集团?
50 | 计算虚拟化之CPU(上):如何复用集团的人力资源?
51 | 计算虚拟化之CPU(下):如何复用集团的人力资源?
52 | 计算虚拟化之内存:如何建立独立的办公室?
53 | 存储虚拟化(上):如何建立自己保管的单独档案库?
54 | 存储虚拟化(下):如何建立自己保管的单独档案库?
55 | 网络虚拟化:如何成立独立的合作部?
核心原理篇:第十部分 容器化 (4讲)
56 | 容器:大公司为保持创新,鼓励内部创业
57 | Namespace技术:内部创业公司应该独立运营
58 | CGroup技术:内部创业公司应该独立核算成本
59 | 数据中心操作系统:上市敲钟
实战串讲篇 (9讲)
60 | 搭建操作系统实验环境(上):授人以鱼不如授人以渔
61 | 搭建操作系统实验环境(下):授人以鱼不如授人以渔
62 | 知识串讲:用一个创业故事串起操作系统原理(一)
63 | 知识串讲:用一个创业故事串起操作系统原理(二)
64 | 知识串讲:用一个创业故事串起操作系统原理(三)
65 | 知识串讲:用一个创业故事串起操作系统原理(四)
66 | 知识串讲:用一个创业故事串起操作系统原理(五)
67 | 期末测试:这些操作系统问题,你真的掌握了吗?
结束语 | 永远别轻视任何技术,也永远别轻视自己
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专栏加餐 (2讲)
学习攻略(一):学好操作系统,需要掌握哪些前置知识?
“趣谈Linux操作系统”食用指南
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33 | 字符设备(下):如何建立直销模式?

刘超 2019-06-12
上一节,我们讲了一个设备能够被打开、能够读写,主流的功能基本就完成了。我们讲输出输出设备的时候说到,如果一个设备有事情需要通知操作系统,会通过中断和设备驱动程序进行交互,今天我们就来解析中断处理机制。
鼠标就是通过中断,将自己的位置和按键信息,传递给设备驱动程序。
static int logibm_open(struct input_dev *dev)
{
if (request_irq(logibm_irq, logibm_interrupt, 0, "logibm", NULL)) {
printk(KERN_ERR "logibm.c: Can't allocate irq %d\n", logibm_irq);
return -EBUSY;
}
outb(LOGIBM_ENABLE_IRQ, LOGIBM_CONTROL_PORT);
return 0;
}
static irqreturn_t logibm_interrupt(int irq, void *dev_id)
{
char dx, dy;
unsigned char buttons;
outb(LOGIBM_READ_X_LOW, LOGIBM_CONTROL_PORT);
dx = (inb(LOGIBM_DATA_PORT) & 0xf);
outb(LOGIBM_READ_X_HIGH, LOGIBM_CONTROL_PORT);
dx |= (inb(LOGIBM_DATA_PORT) & 0xf) << 4;
outb(LOGIBM_READ_Y_LOW, LOGIBM_CONTROL_PORT);
dy = (inb(LOGIBM_DATA_PORT) & 0xf);
outb(LOGIBM_READ_Y_HIGH, LOGIBM_CONTROL_PORT);
buttons = inb(LOGIBM_DATA_PORT);
dy |= (buttons & 0xf) << 4;
buttons = ~buttons >> 5;
input_report_rel(logibm_dev, REL_X, dx);
input_report_rel(logibm_dev, REL_Y, dy);
input_report_key(logibm_dev, BTN_RIGHT, buttons & 1);
input_report_key(logibm_dev, BTN_MIDDLE, buttons & 2);
input_report_key(logibm_dev, BTN_LEFT, buttons & 4);
input_sync(logibm_dev);
outb(LOGIBM_ENABLE_IRQ, LOGIBM_CONTROL_PORT);
return IRQ_HANDLED
要处理中断,需要有一个中断处理函数。定义如下:
irqreturn_t (*irq_handler_t)(int irq, void * dev_id);
/**
* enum irqreturn
* @IRQ_NONE interrupt was not from this device or was not handled
* @IRQ_HANDLED interrupt was handled by this device
* @IRQ_WAKE_THREAD handler requests to wake the handler thread
*/
enum irqreturn {
IRQ_NONE = (0 << 0),
IRQ_HANDLED = (1 << 0),
IRQ_WAKE_THREAD = (1 << 1),
};
其中,irq 是一个整数,是中断信号。dev_id 是一个 void * 的通用指针,主要用于区分同一个中断处理函数对于不同设备的处理。
这里的返回值有三种:IRQ_NONE 表示不是我的中断,不归我管;IRQ_HANDLED 表示处理完了的中断;IRQ_WAKE_THREAD 表示有一个进程正在等待这个中断,中断处理完了,应该唤醒它。
上面的例子中,logibm_interrupt 这个中断处理函数,先是获取了 x 和 y 的移动坐标,以及左中右的按键,上报上去,然后返回 IRQ_HANDLED,这表示处理完毕。
其实,写一个真正生产用的中断处理程序还是很复杂的。当一个中断信号 A 触发后,正在处理的过程中,这个中断信号 A 是应该暂时关闭的,这样是为了防止再来一个中断信号 A,在当前的中断信号 A 的处理过程中插一杠子。但是,这个暂时关闭的时间应该多长呢?
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精选留言(9)

  • Spring
    老师,每个CPU的中断向量表只有256项,留给设备的只有剩下的223项,请问是最多能处理223个不同设备的中断吗?中断向量表中的每一项跟设备之间是什么关系呢?

    作者回复: 有中断的一节会讲这个

    2019-06-23
    2
  • 石维康
    cat /proc/interrupts
    2019-06-12
    1
    2
  • 俩孩儿他爸
    老师,x86架构下,物理中断信号如何与虚拟中断信号进行映射呢?哪里进行映射呢?
    2019-09-23
  • 俩孩儿他爸
    "为了处理中断,CPU 硬件要求每一个 CPU 都有一个中断向量表,通过 load_idt 加载,里面记录着
    每一个中断对应的处理方法,这个中断向量表定义在文件 arch/x86/kernel/traps.c 中。",在arch/x86/include/asm/irq_vectors.h的注释里,“64-bit x86 has per CPU IDT tables, 32-bit has one shared IDT table.”,所以这里是不是该注明在64-bit x86架构下,每个CPU必须都有一个中断向量表,IDT?
    2019-09-23
  • ZYecho
    老师您好,第二个层次是中断控制器将物理中断信号转换成为中断向量 int发送给各个cpu,想请教一下 如果这个地方每个cpu都收到中断后,如果保证这个中断只会被处理一次?
    2019-09-12
  • 嘉木
    这样 do_IRQ 会根据中断向量 vector 得到对应的irq_desc,然后调用 handle_irq。handle_irq 会调用 generic_handle_irq_desc,里面调用 irq_desc 的 handle_irq

    老师这个地方绕不出来了。。。handle_irq最后又调用到handle_irq?

    作者回复: 两个handle_irq,名字一样而已

    2019-08-03
  • alexgzh
    老师, system call, interrup和exception处理的相同点和不同点能讲一下吗?

    作者回复: system call原来是软中断,后来是特殊的指令了。interrupt是中断,exception往往会因为指令非法,以中断的形式中止指令运行,还是走中断的正常流程。

    2019-06-15
  • 安排
    每个CPU的前32个中断也会调用到do_IRQ吗?

    作者回复: 是的

    2019-06-12
  • Leon📷
    中断注册,中断处理,有点类似于rpc框架调用,具体的请求通过事先注册的函数查找,然后返回结果给调用方
    2019-06-12
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