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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