1.如何从源代码理解Windows内核的内核内核实现机理？
2.linux文件操作内核源码解密
3.底层开源技术是什么
4.详解Linux内核架构和工作原理，一文看懂内核
5.鸿蒙内核源码分析(工作模式篇) | CPU的源码源码七种工作模式
6.linux内核源码：文件系统——可执行文件的加载和执行

如何从源代码理解Windows内核的实现机理？

       深入解析Windows内核的奥秘，本书以操作系统原理为基石，底层揭示了Windows如何构建现代操作系统的实现基石，如

       strong>进程管理、内核内核线程并发、源码源码同名查询系统源码物理和虚拟内存管理，底层以及Windows I/O模型的实现实现。作者采用Windows Research Kernel (wrk) 的内核内核源代码作为讲解的参照，让读者亲身体验庞大复杂系统如何在x处理器上运行的源码源码逻辑。

       内容设计上，底层本书聚焦于Windows内核的实现核心组件，同时兼顾操作系统整体性，内核内核涉及

       strong>存储体系、源码源码网络架构和Windows环境子系统等关键组件，底层它们虽非内核模块，但对Windows的运行至关重要。而对于Windows Server 以后内核的演变和发展，书中也有所涵盖。

       尽管书中详尽解析了Windows的代码实现，但并非逐行解读wrk源代码。每个技术专题都有框架图和深入细节分析，旨在让读者既能把握技术全貌，又理解关键实现。Windows作为历史悠久的操作系统，市面上资料众多，但本书首次从源代码层面解析Windows底层工作原理，部分内容是首次以文字形式公开。

       本书的目标是满足对Windows好奇者了解核心机制的需求，同时也为计算机专业的学生、教师和系统软件工程师提供快速理解和掌握Windows先进系统技术的途径，以及编写高效软件的灵感。书中还附带实用工具，通过它们，读者可以直观观察内核信息，甚至跟踪系统动态，这些工具可通过互联网获取。

linux文件操作内核源码解密

       在Linux编程中，文件操作是基础且重要的部分。开发者们常会遇到忘记关闭文件、子进程对父进程文件操作、以及socket连接问题等疑问。其实，一切在Linux内核看来，都归结为文件操作。struct模块 源码让我们一起探索内核如何处理这些文件操作，理解背后的结构和机制。

       首先，文件在内核中有三个关键结构体：struct files_struct（打开文件信息表）、struct fdtable（文件描述符表）和struct file（打开文件对象）。这三个结构体共同构成了应用程序与内核交互的桥梁。当进程打开文件时，内核会通过这三个结构体进行管理。

       当一个进程打开多个文件时，struct files_struct存储了所有打开的文件信息，而文件描述符fd通过它指向struct file。单进程使用dup或fork子进程时，文件对象会被共享，多个描述符指向同一对象，这时的读写状态是共享的，但关闭一个描述符不会影响其他。

       对于多线程环境，线程之间的文件操作更为微妙。线程通过CLONE_FILES标志共享父进程的文件信息，这可能导致线程间操作的同步问题。在关闭文件时，如果引用计数大于1，不会立即释放，直到所有引用消失。

       当我们调用open时，do_sys_open系统调用负责获取描述符、创建对象并连接两者。写文件时，内核会跟踪文件位置并调用write方法进行实际操作，驱动程序负责具体实现。关闭文件则有主动和被动两种情况，主动关闭可能因引用计数不为零而无法立即释放，而进程退出时会自动关闭所有打开的文件。

       理解Linux文件操作的内核机制，对于编写健壮的程序至关重要。编程不仅是代码的堆砌，更是对系统底层原理的掌握。希望这个深入解析能帮助你解答疑惑，后续的系列文章和视频也欢迎查阅，共同提升我们的技术素养。

       附件：

       宏伟精讲系列文章

       宏伟技术：我为什么要在知乎写博客？

       宏伟技术：内核探秘·线程与文件操作

       宏伟技术：理解双堆栈原理

       宏伟技术：Linux popen和system函数详解

底层开源技术是什么

       底层开源技术是指供其他软件或系统直接使用的开源技术基础框架或核心组件。

       以下是关于底层开源技术的详细解释：

       一、底层开源技术的定义

       底层开源技术通常指的是在计算机系统的底层架构中，那些作为基础设施和核心组件的推广分销 源码技术。这些技术通常是开源的，意味着它们的源代码是公开的，开发者可以自由地访问、使用、修改和共享。这些技术为上层应用提供了基础支持，是构建各种软件和服务不可或缺的部分。

       二、底层开源技术的特点

       1. 基础性：底层开源技术是整个技术栈的基础部分，为其他软件或系统提供基本的功能支持。

       2. 开源性：由于其开源特性，开发者可以自由地参与开发、修复错误、优化性能，从而形成一个更加健壮的技术基础。

       3. 跨平台性：很多底层开源技术都是跨平台的，可以在不同的操作系统和硬件上运行，具有很好的兼容性。

       三、常见的底层开源技术

       1. 操作系统内核：如Linux、FreeBSD等，是整个系统的核心，管理硬件并为用户提供服务。

       2. 数据库管理系统：如MySQL、PostgreSQL等，负责存储、检索和管理数据。

       3. 编程语言及其运行时库：如C/C++标准库、Python的PIL库等，为开发者提供编程的基本工具。

       4. 网络协议栈：如TCP/IP协议栈，是实现网络通信的基础。

       四、底层开源技术的重要性

       底层开源技术是构建整个软件生态的基础。它们的稳定性和性能直接影响到上层应用的质量和性能。由于底层开源技术是公开的，开发者可以参与到这些技术的开发中，共同维护和完善技术生态，促进技术的发展和创新。同时，底层开源技术也为跨平台软件开发提供了可能，促进了软件产业的繁荣。

       总之，底层开源技术是专利查询源码计算机科学中的核心部分，对整个软件产业的技术发展具有深远的影响。

详解Linux内核架构和工作原理，一文看懂内核

       Linux内核架构和工作原理详解

       Linux内核扮演着关键的角色，其主要任务是将应用程序的请求传递给硬件，并充当底层驱动程序，对系统中的各种设备和组件进行寻址。其动态装卸（裁剪）功能允许内核模块在运行时加载和卸载，从而动态地添加或删除内核的特性。Linux内核的结构设计旨在实现高效且可移植的操作系统。

       了解Linux内核的最佳预备知识包括理解C语言、一些操作系统的知识、少量相关算法以及计算机体系结构。Linux内核的特点是结合了Unix操作系统的一些基础概念，形成了一个资源管理程序，负责将可用的共享资源（如CPU时间、磁盘空间、网络连接等）分配给各个系统进程。内核提供了一组面向系统的命令，系统调用对于应用程序来说，就像调用普通函数一样。

       Linux内核基于微内核和宏内核策略实现。微内核的基本功能由中央内核实现，而所有其他功能则委托给独立进程，通过明确定义的通信接口与中心内核通信。宏内核则内核的所有代码，包括子系统（如内存管理、文件管理、设备驱动程序）都打包到一个文件中，目前支持模块的动态装卸。

       内核机制在多个地方得到应用，包括进程之间的通信、进程间切换、进程的调度等。进程采用层次结构，每个进程依赖于一个父进程。内核启动init程序作为第一个进程，负责进一步的系统初始化操作，init进程作为进程树的根，所有进程都直接或间接起源于该进程。系统中每个进程都拥有唯一标识符（ID），用户（或其他进程）可以使用ID来访问进程。

       Linux内核源代码包括三个主要部分：系统调用接口、进程管理、内存管理、iapp扫雷源码虚拟文件系统、网络堆栈、设备驱动程序、硬件架构的相关代码。系统调用接口提供执行从用户空间到内核的函数调用机制。进程管理重点是进程执行，通过创建、停止和通信同步进程。内存管理关注内存的高效管理，虚拟文件系统提供通用的文件系统接口抽象。网络堆栈遵循分层体系结构设计，实现各种网络协议。设备驱动程序能够运行特定的硬件设备。

       Linux内核的结构分为用户空间和内核空间，用户空间包括用户应用程序和C库，内核空间包括系统调用、内核以及依赖于体系结构的代码。为了保护内核安全，现代CPU通常实现了不同工作模式，而Linux通过将系统分成两部分，即用户空间和内核空间，实现了这一目标。

       Linux驱动的platform机制提供了一种将资源注册进内核、统一管理资源，并在驱动程序中通过标准接口申请和使用的机制。这种机制提高了驱动和资源管理的独立性、可移植性和安全性。platform机制与传统的驱动机制相比，具有明显的优势，能够将非总线型的soc设备添加到虚拟总线上，实现总线——设备——驱动模式的普及。

       Linux内核的体系结构设计旨在平衡资源管理、可移植性和稳定性。内核模块的动态加载和卸载功能进一步增强了Linux内核的灵活性，允许在运行时添加或删除内核特性，提高系统的适应性和响应性。通过深入理解Linux内核架构和工作原理，开发者能够更好地利用内核资源，优化系统性能，并为用户提供更加稳定、高效的操作环境。

鸿蒙内核源码分析(工作模式篇) | CPU的七种工作模式

       鸿蒙内核源码深入解析工作模式：CPU的七重身份

       CPU的工作模式，如同后台管理系统中的权限管理，是其运行的关键要素，它决定着处理器的行为，包括特权级别管理和异常处理等。本文将逐步揭示鸿蒙内核中这些模式的奥秘，从底层汇编代码入手，探索CPU在七种模式中的转换和工作流程。

       首先，让我们通过一张图理解在ARM体系中，CPU像韦小宝一样，频繁在七种工作模式间切换，其中用户模式是唯一的非特权模式，其余六种则拥有独立的入口和栈空间，每个特权模式都有自己的独立栈，如异常模式下的栈空间则是由操作系统来管理的。

       为了保证模式间的流畅切换，CPU需要解决三个基本问题：异常模式的栈空间申请、入口地址的设置以及异常模式间的切换机制。例如，鸿蒙内核会为异常模式申请栈空间，并定义每个异常的入口地址，比如系统调用通过软中断（swi）处理，其优先级在异常中较低。

       在异常模式切换时，CPSR和SPSR寄存器起到了关键作用。CPSR负责记录当前程序的状态，而SPSR则保存了CPSR在异常发生时的状态，确保异常处理后能正确返回到先前的工作状态。理解这些寄存器的工作原理，有助于深入理解鸿蒙内核的异常处理机制。

       接下来的文章会更详细地解读这些汇编代码，让你逐步揭开鸿蒙内核的神秘面纱，从开机代码的异常优先级到异常模式的切换过程，逐一剖析。让我们一起探索CPU在这些模式下的工作奥秘吧。

linux内核源码：文件系统——可执行文件的加载和执行

       本文深入探讨Linux内核源码中文件系统中可执行文件的加载与执行机制。与Windows中的PE格式和exe文件不同，Linux采用的是ELF格式。尽管这两种操作系统都允许用户通过双击文件来执行程序，但Linux的实现方式和底层操作有所不同。

       在Linux系统中，双击可执行文件能够启动程序，这背后涉及一系列复杂的底层工作。首先，我们简要了解进程间的数据访问方式。在用户态运行时，ds和fs寄存器指向用户程序的数据段。然而，当代码处于内核态时，ds指向内核数据段，而fs仍然指向用户态数据段。为了确保正确访问不同态下的数据，需要频繁地调整fs寄存器的值。

       当用户输入参数时，这些信息需要被存储在进程的内存空间中。Linux为此提供了KB的个页面内存空间，用于存放用户参数和环境变量。通过一系列复制操作，参数被安全地存放到了进程的内存中。尽管代码实现可能显得较为复杂，但其核心功能与传统复制函数（如memcpy）相似。

       为了理解参数和环境变量的处理，我们深入探讨了如何通过不同fs值来访问内存中的变量。argv是一个指向参数的指针，argv*和argv**指向不同的地址，它们可能位于内核态或用户态。在访问这些变量时，需要频繁地切换fs值，以确保正确读取内存中的数据。通过调用set_fs函数来改变fs值，并在读取完毕后恢复，实现不同态下的数据访问。

       在Linux的加载过程中，参数和环境变量的处理涉及到特定的算法和逻辑，以确保正确解析和执行程序。例如，通过检查每个参数是否为空以及参数之间的空格分隔，来计算参数的数量。同时，文件的头部信息对于识别文件类型至关重要。早期版本的Linux文件头部信息相当简单，仅包含几个字段。这些头部信息为操作系统提供了识别文件类型的基础。

       为了实现高效文件执行，Linux使用了一系列的内存布局和管理技术。在执行文件时，操作系统负责将参数列表、环境变量、栈、数据段和代码段等组件放入进程的内存空间。这种布局确保了程序能够按照预期运行。

       最后，文章提到了一些高级技术，如线程切换、内存管理和文件系统操作，这些都是Linux内核源码中关键的部分。尽管这些技术在日常编程中可能不常被直接使用，但它们对于理解Linux的底层工作原理至关重要。通过深入研究Linux内核源码，开发者能够更全面地掌握操作系统的工作机制，从而在实际项目中提供更高效、更安全的解决方案。

Linux内核源码解析---万字解析从设计模式推演per-cpu实现原理

       引子

       在如今的大型服务器中，NUMA架构扮演着关键角色。它允许系统拥有多个物理CPU，不同NUMA节点之间通过QPI通信。虽然硬件连接细节在此不作深入讨论，但需明白每个CPU优先访问本节点内存，当本地内存不足时，可向其他节点申请。从传统的SMP架构转向NUMA架构，主要是为了解决随着CPU数量增多而带来的总线压力问题。

       分配物理内存时，numa_node_id() 方法用于查询当前CPU所在的NUMA节点。频繁的内存申请操作促使Linux内核采用per-cpu实现，将CPU访问的变量复制到每个CPU中，以减少缓存行竞争和False Sharing，类似于Java中的Thread Local。

       分配物理页

       尽管我们不必关注底层实现，buddy system负责分配物理页，关键在于使用了numa_node_id方法。接下来，我们将深入探索整个Linux内核的per-cpu体系。

       numa_node_id源码分析获取数据

       在topology.h中，我们发现使用了raw_cpu_read函数，传入了numa_node参数。接下来，我们来了解numa_node的定义。

       在topology.h中定义了numa_node。我们继续跟踪DECLARE_PER_CPU_SECTION的定义，最终揭示numa_node是一个共享全局变量，类型为int，存储在.data..percpu段中。

       在percpu-defs.h中，numa_node被放置在ELF文件的.data..percpu段中，这些段在运行阶段即为段。接下来，我们返回raw_cpu_read方法。

       在percpu-defs.h中，我们继续跟进__pcpu_size_call_return方法，此方法根据per-cpu变量的大小生成回调函数。对于numa_node的int类型，最终拼接得到的是raw_cpu_read_4方法。

       在percpu.h中，调用了一般的read方法。在percpu.h中，获取numa_node的绝对地址，并通过raw_cpu_ptr方法。

       在percpu-defs.h中，我们略过验证指针的环节，追踪arch_raw_cpu_ptr方法。接下来，我们来看x架构的实现。

       在percpu.h中，使用汇编获取this_cpu_off的地址，代表此CPU内存副本到".data..percpu"的偏移量。加上numa_node相对于原始内存副本的偏移量，最终通过解引用获得真正内存地址内的值。

       对于其他架构，实现方式相似，通过获取自己CPU的偏移量，最终通过相对偏移得到pcp变量的地址。

       放入数据

       讨论Linux内核启动过程时，我们不得不关注per-cpu的值是如何被放入的。

       在main.c中，我们以x实现为例进行分析。通过setup_percpu.c文件中的代码，我们将node值赋给每个CPU的numa_node地址处。具体计算方法通过early_cpu_to_node实现，此处不作展开。

       在percpu-defs.h中，我们来看看如何获取每个CPU的numa_node地址，最终还是通过简单的偏移获取。需要注意如何获取每个CPU的副本偏移地址。

       在percpu.h中，我们发现一个关键数组__per_cpu_offset，其中保存了每个CPU副本的偏移值，通过CPU的索引来查找。

       接下来，我们来设计PER CPU模块。

       设计一个全面的PER CPU架构，它支持UMA或NUMA架构。我们设计了一个包含NUMA节点的结构体，内部管理所有CPU。为每个CPU创建副本，其中存储所有per-cpu变量。静态数据在编译时放入原始数据段，动态数据在运行时生成。

       最后，我们回到setup_per_cpu_areas方法的分析。在setup_percpu.c中，我们详细探讨了关键方法pcpu_embed_first_chunk。此方法管理group、unit、静态、保留、动态区域。

       通过percpu.c中的关键变量__per_cpu_load和vmlinux.lds.S的链接脚本，我们了解了per-cpu加载时的地址符号。PERCPU_INPUT宏定义了静态原始数据的起始和结束符号。

       接下来，我们关注如何分配per-cpu元数据信息pcpu_alloc_info。percpu.c中的方法执行后，元数据分配如下图所示。

       接着，我们分析pcpu_alloc_alloc_info的方法，完成元数据分配。

       在pcpu_setup_first_chunk方法中，我们看到分配的smap和dmap在后期将通过slab再次分配。

       在main.c的mm_init中，我们关注重点区域，完成map数组的slab分配。

       至此，我们探讨了Linux内核中per-cpu实现的原理，从设计到源码分析，全面展现了这一关键机制在现代服务器架构中的作用。