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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47 | 接收网络包(上):如何搞明白合作伙伴让我们做什么?

刘超 2019-07-15
前面两节,我们分析了发送网络包的整个过程。这一节,我们来解析接收网络包的过程。
如果说网络包的发送是从应用层开始,层层调用,一直到网卡驱动程序的话,网络包的结束过程,就是一个反过来的过程,我们不能从应用层的读取开始,而应该从网卡接收到一个网络包开始。我们用两节来解析这个过程,这一节我们从硬件网卡解析到 IP 层,下一节,我们从 IP 层解析到 Socket 层。

设备驱动层

网卡作为一个硬件,接收到网络包,应该怎么通知操作系统,这个网络包到达了呢?咱们学习过输入输出设备和中断。没错,我们可以触发一个中断。但是这里有个问题,就是网络包的到来,往往是很难预期的。网络吞吐量比较大的时候,网络包的到达会十分频繁。这个时候,如果非常频繁地去触发中断,想想就觉得是个灾难。
比如说,CPU 正在做某个事情,一些网络包来了,触发了中断,CPU 停下手里的事情,去处理这些网络包,处理完毕按照中断处理的逻辑,应该回去继续处理其他事情。这个时候,另一些网络包又来了,又触发了中断,CPU 手里的事情还没捂热,又要停下来去处理网络包。能不能大家要来的一起来,把网络包好好处理一把,然后再回去集中处理其他事情呢?
网络包能不能一起来,这个我们没法儿控制,但是我们可以有一种机制,就是当一些网络包到来触发了中断,内核处理完这些网络包之后,我们可以先进入主动轮询 poll 网卡的方式,主动去接收到来的网络包。如果一直有,就一直处理,等处理告一段落,就返回干其他的事情。当再有下一批网络包到来的时候,再中断,再轮询 poll。这样就会大大减少中断的数量,提升网络处理的效率,这种处理方式我们称为 NAPI
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精选留言(13)

  • Cyril
    老师能否详细写一点关于 smp 相关的知识,比如多 cpu 如何处理网卡过来的中断,多 cpu 如何进程调度,多 cpu 又是如何解决共享变量访问冲突的问题,对这一部分知识点一直比较模糊
    2019-07-15
    5
  • 安排
    2019-07-15
    2
  • Penn
    和Cyril提到的问题一样,老师能否介绍下smp,网卡多队列的收包后,进入内核的处理流程
    2019-07-15
    1
  • 俩孩儿他爸
    https://baijiahao.baidu.com/s?id=1628398215665219628&wfr=spider&for=pc该文章很好的讲解了VLAN的基本原理和各种使用方式,推荐给大家。
    2019-10-18
  • 俩孩儿他爸
    ixgb_probe函数的调用时机是,设备也就是网卡和驱动程序匹配之后,才会调用的吧。
    2019-10-18
  • 厉害
    2019-10-17
  • 文竹
    网络协议栈是运行在用户进程还是内核进程?
    2019-10-05
  • 啦啦啦
    我好像听到了错了重新读,哈哈,这么逗比的吗
    2019-09-27
  • 羊仔爸比
    老师我想问一下,因为我看网络发送和接收两章iptables规则都是在内核中IP层生效的,像配置和端口相关的iptables规则是在哪里生效的?
    作者回复: 也是在这里的
    这里也就是说内核代码这块也会查看传输层的头的port对吧
    2019-09-10
  • 羊仔爸比
    老师我想问一下,因为我看网络发送和接收两章iptables规则都是在内核中IP层生效的,像配置和端口相关的iptables规则是在哪里生效的?

    作者回复: 也是在这里的

    2019-09-10
  • 莫名
    流程图很赞

    作者回复: 谢谢

    2019-08-11
  • 追风筝的人
    好复杂呀 头疼

    作者回复: 再看一遍,对着图

    2019-08-05
    1
  • 许童童
    VLAN 的原理有些忘了,希望老师可以在答疑中给我们答疑一下。

    作者回复: VLAN网络协议里面有讲

    2019-07-15
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