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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55 | 网络虚拟化:如何成立独立的合作部?

刘超 2019-08-02
上一节,我们讲了存储虚拟化,这一节我们来讲网络虚拟化。
网络虚拟化有和存储虚拟化类似的地方,例如,它们都是基于 virtio 的,因而我们在看网络虚拟化的过程中,会看到和存储虚拟化很像的数据结构和原理。但是,网络虚拟化也有自己的特殊性。例如,存储虚拟化是将宿主机上的文件作为客户机上的硬盘,而网络虚拟化需要依赖于内核协议栈进行网络包的封装与解封装。那怎么实现客户机和宿主机之间的互通呢?我们就一起来看一看。

解析初始化过程

我们还是从 Virtio Network Device 这个设备的初始化讲起。
static const TypeInfo device_type_info = {
.name = TYPE_DEVICE,
.parent = TYPE_OBJECT,
.instance_size = sizeof(DeviceState),
.instance_init = device_initfn,
.instance_post_init = device_post_init,
.instance_finalize = device_finalize,
.class_base_init = device_class_base_init,
.class_init = device_class_init,
.abstract = true,
.class_size = sizeof(DeviceClass),
};
static const TypeInfo virtio_device_info = {
.name = TYPE_VIRTIO_DEVICE,
.parent = TYPE_DEVICE,
.instance_size = sizeof(VirtIODevice),
.class_init = virtio_device_class_init,
.instance_finalize = virtio_device_instance_finalize,
.abstract = true,
.class_size = sizeof(VirtioDeviceClass),
};
static const TypeInfo virtio_net_info = {
.name = TYPE_VIRTIO_NET,
.parent = TYPE_VIRTIO_DEVICE,
.instance_size = sizeof(VirtIONet),
.instance_init = virtio_net_instance_init,
.class_init = virtio_net_class_init,
};
static void virtio_register_types(void)
{
type_register_static(&virtio_net_info);
}
type_init(virtio_register_types)
Virtio Network Device 这种类的定义是有多层继承关系的,TYPE_VIRTIO_NET 的父类是 TYPE_VIRTIO_DEVICE,TYPE_VIRTIO_DEVICE 的父类是 TYPE_DEVICE,TYPE_DEVICE 的父类是 TYPE_OBJECT,继承关系到头了。
type_init 用于注册这种类。这里面每一层都有 class_init,用于从 TypeImpl 生产 xxxClass,也有 instance_init,会将 xxxClass 初始化为实例。
TYPE_VIRTIO_NET 层的 class_init 函数 virtio_net_class_init,定义了 DeviceClass 的 realize 函数为 virtio_net_device_realize,这一点和存储块设备是一样的。
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精选留言(7)

  • zhj
    不仅是走了两次协议栈,关键是客户机内核栈封包-->宿主机内核栈解包,然后又利用宿主机协议栈封包发出去,这个流程感觉好怪异,两次走协议栈,三次动包,这个不能优化吗

    作者回复: 当然能优化呀,所以才有DPDK,virio vhost,SR-IOV等,所以这里分析的是传统的模式

    2019-08-20
    1
  • Geek_366a52
    图中的虚拟网卡tap0和物理网卡应该是在内核态部分的吧?
    2019-11-08
  • 💢 星星💢
    我感觉每次看看总结就差不多了。。一看到文中的代码,头很疼,本人c语言基础一般,调用来调用去。头很晕。每次看老师的文章。我先是大致看一下文章的大概意思,最后认真看一下总结。但是第二天好像又忘得七七八八了。自己基础还是太差了。刘老师的功底,太过于深厚。佩服。
    2019-11-07
  • 饭粒
    写的真好,尤其总结精华。一篇内容要断断续续看好久。。

    作者回复: 加油

    2019-08-15
  • kkxue
    学了这么多年的虚拟网络,不及老师一节课的深度啊

    作者回复: 别这样说,诚惶诚恐

    2019-08-04
  • leslie
    学习了:跟完刘老师的趣谈网络协议再跟着linux系统,发现收获又不一样;同时在跟老师的网络协议的过程中,还被迫去跟着学习刘文浩老师的计算机组成原理-否则没法理解老师的一些概念。
           这大概就是老师之前说的学习方法吧:书阅读越厚、读书的过程中不断去相应的扩展、学习、提升理解,然后整理出自己的东西-书就薄了;虽然书薄了,可是笔记和自己的学习笔录却反而越来越厚了;感谢老师简单形象的教诲。

    作者回复: 谢谢夸奖

    2019-08-03
  • 安排
    网络包是什么样的?经过协议栈处理之前的还是之后的?这样看来虚拟机里面发送网络数据要走两次协议栈吗?因为虚拟机本身也有自己的协议栈,经过虚拟机协议栈处理的数据qemu会进行拆包重新还原出原始的数据吗?

    作者回复: 是的,两次协议栈

    2019-08-02
    1
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