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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45 | 发送网络包（上）：如何表达我们想让合作伙伴做什么？
刘超 2019-07-10
上一节，我们通过 socket 函数、bind 函数、listen 函数、accept 函数以及 connect 函数，在内核建立好了数据结构，并完成了 TCP 连接建立的三次握手过程。
这一节，我们接着来分析，发送一个网络包的过程。
解析 socket 的 Write 操作
socket 对于用户来讲，是一个文件一样的存在，拥有一个文件描述符。因而对于网络包的发送，我们可以使用对于 socket 文件的写入系统调用，也就是 write 系统调用。
write 系统调用对于一个文件描述符的操作，大致过程都是类似的。在文件系统那一节，我们已经详细解析过，这里不再多说。对于每一个打开的文件都有一个 struct file 结构，write 系统调用会最终调用 stuct file 结构指向的 file_operations 操作。
对于 socket 来讲，它的 file_operations 定义如下：
static const struct file_operations socket_file_ops = {
.owner = THIS_MODULE,
.llseek = no_llseek,
.read_iter = sock_read_iter,
.write_iter = sock_write_iter,
.poll = sock_poll,
.unlocked_ioctl = sock_ioctl,
.mmap = sock_mmap,
.release = sock_close,
.fasync = sock_fasync,
.sendpage = sock_sendpage,
.splice_write = generic_splice_sendpage,
.splice_read = sock_splice_read,
};
按照文件系统的写入流程，调用的是 sock_write_iter。
static ssize_t sock_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
{
struct file *file = iocb->ki_filp;
struct socket *sock = file->private_data;
struct msghdr msg = {.msg_iter = *from,
.msg_iocb = iocb};
ssize_t res;
......
res = sock_sendmsg(sock, &msg);
*from = msg.msg_iter;
return res;
}
在 sock_write_iter 中，我们通过 VFS 中的 struct file，将创建好的 socket 结构拿出来，然后调用 sock_sendmsg。而 sock_sendmsg 会调用 sock_sendmsg_nosec。
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精选留言(5)
记事本老师好 这部分的内容有没有参考书可以看看的？2019-11-25
谛听VFS: 拿到 file 中的 socket，进而得到 sock，进而调用 tcp_sendmsg
tcp_sendmsg: 将用户数据拷到 sk_buff，不断循环发送，发送过程中计算 MSS，拆分成一个个的
Segment 放在一个个的 IP 包里面，数据可拷贝到连续的区域，也可以拷到不连续的区域
（ 需要网络设备支持分散聚合），最后调用 tcp_write_xmit 发送网络包
tcp_write_xmit：TSO--分段可由内核做，比较耗CPU，也延迟到网卡做；
拥塞窗口--避免把网络塞满；
滑动窗口--避免把接收端塞满
tcp_transmit_skb：填充tcp报文，发送网络包2019-11-24
PETER DONG有一次分别在服务器端和客户端抓包
服务器端的包都是好几k 十几k.
客户端的包是1400多 一开始没弄明白都mtu了为什么还有好几k的包
后来查到内核可以配置网络参数，不把拆包交给网卡固件，自己分包。作者回复: 赞，学以致用
2019-08-13
W.jyao老师，请教一个问题，为什么流媒体服务器发送的rtp包都要小于1500左右，也就是小于MTU，理论上不是大于1500会分片吗？但是好像实现的代码都会小于Mtu，为什么呢？作者回复: 分片再组合会增加时延
2019-07-11 1
一梦如是老师好，请教一个困惑很久的问题，cpu的L1，L2，L3级cache，缓存的数据是以内存的页为单位的吗
oracle sga在大内存时，通常会配置hugepage以减少TLB的压力和swap的交换用来提高性能，linux（centos)下默认是2M，而一般cpu L1是32+32K,L2是256K，是不是就意味着没法使用这两级缓存了作者回复: Hugepage不会将页面放到缓存里面的，而是TLB缓存减少不命中的概率。
2019-07-11
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