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1.深入了解iommu系列二:iommu 工作原理解析之dma remapping
2.Linux内核源码解析---EPOLL实现4之唤醒等待进程与惊群问题
3.Linux内核：内存管理——DMA
4.Linux的linux的memory
5.内核dma保护会不会降低性能

深入了解iommu系列二:iommu 工作原理解析之dma remapping

       深入了解iommu系列二：iommu工作原理解析之dma remapping

       序言

       上一篇文章主要介绍了iommu硬件架构以及驱动层的内核初始化流程，本文将深入探讨iommu在虚拟化和非虚拟化场景下dma remapping的码内工作原理。

       非虚拟化场景

       非虚拟化场景下，核源除非在cmdline中明确设置iommu为disabled，代码否则一般默认启用iommu硬件。内核iommu=pt的码内picasso源码分析设置会提前建立静态映射。我们将通过内核代码片段分析iommu的核源dma工作机制。

       取自内核e网卡驱动的代码代码片段，核心逻辑是内核将skb地址进行dma映射，以便硬件直接进行dma操作。码内pci_map_single函数最终调用intel_map_page。核源当iommu硬件存在（以intel iommu为例）时，代码它会引导到intel_map_page函数。内核

       我们深入分析这个函数的码内核心逻辑。首先判断是核源否为iommu_no_mapping，如果是，则直接返回paddr（物理地址）。接着查看iommu_no_mapping函数的具体实现。从实现来看，首先判断iommu_identity_mapping是否为空（在iommut=pt的情况下不为空）。如果为空则返回false。debian 源码编译在不为空的情况下，函数走到identity_mapping，实现如下：

       函数首先判断iommu_identity_mapping是否为空，iommut=pt时非空。接着检查设备的domain是否为si_domain，答案肯定。函数返回true，然后走到iommu_should_identity_map(dev, 0)，主要判断如下：如果返回false，则从si_domain中删除设备的映射；反之，直接返回物理地址。总结，iommu=pt场景下，由于静态映射的存在，直接返回paddr。为什么直接返回物理地址而不是iova？我们详细解释。

       在iommu=pt且硬件支持paasthrough翻译模式下，硬件的DMA到iommu后无需走页表翻译，直接与memory controller交互。但问题来了，kvm源码编译iommu硬件如何区分哪些设备的DMA需要页表转换，哪些不需要？为了解决这个问题，我们回顾一下DMA页表的确定过程。

       通过分析，iommu通过contex_entry的TT字段来区分。TT为b表示不需要页表转换，从而iommu通过此字段进行区分。

       iommu=pt、hw为true的情况已经解释，如果hw为false，逻辑从init_dmars函数开始。在这种情况下，不会提前创建si_domain（即提前做好iova映射）。设备在DMA映射时创建，逻辑在__intel_map_single函数中，部分核心逻辑如下。

       虚拟化场景

       iommu在虚拟化场景中扮演重要角色，尤其在设备直通场景。虚拟机中没有iommu，guest中使用的libev源码 csdndma_ops走noiommu。当guest使用dma_map等API时，返回gpa。在完全模拟设备（如virtio-net或virtio-blk）场景下，内存转换还在mmu层。但在直通设备场景，外设无法直接dma gpa，需要一层转换。接下来我们分析虚拟化场景下iommu的工作。

       设置iommu=pt和intel_iommu=on，将vf或pf从原驱动unbind，bind到vfio_pci，初始化vfio层面，对guest内存vfio_dma_map。iommu=pt已解释，我们关注设备unbind和bind到vfio_pci的相关操作。

       设备从原驱动unbind时，如果已有si_domain（pt场景下的静态映射），则从si_domain中移除设备。将设备bind到vfio-pci driver时，核心逻辑在vfio_pci_probe函数中。vncserver 源码 linux

       qemu侧的vfio设备初始化函数vfio_realize，核心逻辑涉及设备所属的vfio_group和container的创建与关联。

       vfio_realize中完成与vm dma相关数据结构初始化，并处理dma页表初始化。qemu通过注册memory region listener callback将vm内存映射起来，具体调用逻辑如下。

       总结

       结合分析，回答了非虚拟化场景下iommu=pt与disabled的区别，虚拟机中dma如何进行，以及不同intel iommu硬件下两个pci设备如何实现直通给同一vm的问题。

Linux内核源码解析---EPOLL实现4之唤醒等待进程与惊群问题

       在Linux内核源码的EPOLL实现中，第四部分着重探讨了数据到来时如何唤醒等待进程以及惊群问题。当网卡接收到数据，DMA技术将数据复制到内存RingBuffer，通过硬中断通知CPU，然后由ksoftirqd线程处理，最终数据会进入socket接收队列。虽然ksoftirqd的创建过程不在本节讨论，但核心是理解数据如何从协议层传递到socket buffer。

       在tcp_ipv4.c中，当接收到socket buffer时，会首先在连接表和监听表中寻找对应的socket。一旦找到，进入tcp_rcv_established函数，这里会检查socket是否准备好接收数据，通过调用sock_data_ready，其初始值为sock_def_readable，进而进入wake_up函数，唤醒之前挂上的wait_queue_t节点。

       在wake_up方法中，会遍历链表并回调ep_poll_callback，这个函数是epoll的核心逻辑。然而，如果epoll的设置没有启用WQ_FLAG_EXCLUSIVE，就会导致惊群效应，即唤醒所有阻塞在当前epoll的进程。这在default_wake_function函数中体现，如果没有特殊标记，进程会立即被唤醒并进入调度。

       总结来说，epoll的唤醒过程涉及socket buffer、协议层处理、链表操作以及回调函数，其中惊群问题与默认的唤醒策略密切相关。理解这些细节，有助于深入理解Linux内核中EPOLL的异步操作机制。

Linux内核：内存管理——DMA

       Linux内核的内存管理中，DMA（Direct Memory Access）是关键组件之一。DMA用于在内存和I/O设备之间直接传输数据，简化了操作系统和硬件之间的通信。

       在DMA中，有两种映射类型：一致性DMA映射（Consistent DMA mappings）和流式DMA映射（streaming DMA mapping）。一致性映射用于长时间使用的区域，它确保CPU和DMA controller在映射区域内不受缓存影响。流式映射则用于一次性DMA传输，传输完成后映射会释放。

       为指定DMA设备的寻址范围，可以查阅include/linux/dma-mapping.h。

       Linux内核提供了两种DMA映射接口：一致性DMA接口和流式DMA接口。一致性接口用于分配较大DMA缓冲区，而流式接口则涉及页面映射，返回DMA映射错误，映射scatterlist，并执行sync操作。

       若欲深入了解Linux内核的DMA接口，推荐阅读反光的文章“linux DMA接口”。该文章可提供详尽的指导和示例，帮助你更好地理解和使用DMA接口。

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Linux的linux的memory

       è®¡ç®—机组成原理中的DMA

       ä»¥å¾€çš„I/O设备和主存交换信息都要经过CPU的操作。不论是最早的轮询方式，还是我们学过的中断方式。虽然中断方式相比轮询方式已经节省了大量的CPU资源。但是在处理大量的数据时，DMA相比中断方式进一步解放了CPU。

       DMA就是DirectMemoryAccess，意思是I/O设备直接存储器访问，几乎不消耗CPU的资源。在I/O设备和主存传递数据的时候，CPU可以处理其他事。

       linux内核映像文件与普通的ELF文件有什么区别？

       å…¶å®žåŒ…括shell以及make出的一系列文件*.o*.so等但是*.a不是

       Linux内核有多种格式的镜像，包括vmlinux、Image、zImage、bzImage、uImage、xipImage、bootpImage等.

       vmlinuz是可引导的、可压缩的内核镜像，vm代表VirtualMemory.Linux支持虚拟内存，因此得名vm.它是由用户对内核源码编译得到，实质是elf格式的文件.也就是说，vmlinux是编译出来的最原始的内核文件，未压缩.这种格式的镜像文件多存放在PC机上.

       è€ŒImage是经过objcopy处理的只包含二进制数据的内核代码，它已经不是elf格式了，但这种格式的内核镜像还没有经过压缩.

       å…¶ä»–类型的文件就更不是了

       åªèƒ½è¯´Linux内核镜像有一种是elf格式的，因为elf通常都是被编译生成的，所以linux内核映像文件与普通的ELF文件实现的功能不同阿

       Linux系统中的内存清理和释放命令归纳？

       #清理步骤

       #清理前内存使用情况

       ä»£ç å¦‚下:

       free-m

       #开始清理

       ä»£ç å¦‚下:

       echo1/proc/sys/vm/drop_caches

       #清理后内存使用情况

       ä»£ç å¦‚下:

       free-m

       å®Œæˆ!

       å¤åˆ¶ä»£ç 

       ä»£ç å¦‚下:

       dmidecode|grep-AMemoryDevice$

       Tofreepagecache:

       echo1/proc/sys/vm/drop_caches

       Tofreedentriesandinodes:

       echo2/proc/sys/vm/drop_caches

       Tofreepagecache,dentriesandinodes:

       echo3/proc/sys/vm/drop_caches

       sync

       #释放前最好sync一下，防止丢数据。因为LINUX的内核机制，一般情况下不需要特意去释放已经使用的cache。这些cache起来的内容可以增加文件以及的读写速度。

       linuxcached为什么一直不释放？

       å½“读写文件的时候，Linux内核为了提高读写效率与速度，会将文件在内存中进行缓存，这部分内存就是CacheMemory(缓存内存)。即使你的程序运行结束后，CacheMemory也不会自动释放。缓存内存(CacheMemory)在你需要使用内存的时候会自动释放，所以不必担心没有内存可用。当然也可以手动释放：

       echo1>/proc/sys/vm/drop_caches

       echo2>/proc/sys/vm/drop_caches

       echo3>/proc/sys/vm/drop_caches

       æ³¨æ„ï¼šç”Ÿäº§çŽ¯å¢ƒè¯·è°¨æ…Žæ“ä½œã€‚

       linux汇编，ldtoupper.o-lc-dynamic-linker/lib/ld-linux.so.2执行a.out出现memoryfault求教大神？

       ä½ æœºå™¨æ˜¯ä½cpu吧，你按位汇编教材上的例子，位机器上直接跑一旦涉及到内存地址必然会报段错误的。位机器上函数调用方法也和位不同了，即使不扯到内存地址，你的程序也没法达到目的的。

内核dma保护会不会降低性能

       内核DMA（Direct Memory Access，直接内存访问）保护是一种用于保护系统内存免受意外访问和恶意程序攻击的技术。它可以通过限制对内存的直接访问来增强系统的安全性。因此，虽然内核DMA保护可能会引入一些额外的开销，但它在提高系统安全性方面具有重要的作用。

       由于内核DMA保护限制了对内存的直接访问，因此可能对系统的性能产生一定的影响。具体影响的程度取决于实施内核DMA保护的方式和技术。一般来说，当系统需要频繁进行大量的内存传输时，如数据包处理或大规模数据处理时，内核DMA保护可能会导致性能降低。

       然而，现代的硬件和软件设计通常会在内核DMA保护和性能之间做出平衡，以最大限度地减少性能影响。例如，可以通过使用更高效的DMA控制器、采用硬件加速技术或优化内核代码来减少性能下降。

       总的来说，内核DMA保护在一定程度上可能会对系统性能产生一些影响，但它是保障系统安全的重要手段。了解具体应用场景和系统需求，同时采用恰当的技术和优化措施，可以最大程度地减少性能降低的影响。