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Linux kernel学习-内存寻址
本文同步自（如浏览不正常请点击跳转）：https://zohead.com/archives/linux-kernel-learning-memory-addressing/ 近日在看 Understanding the Linux kernel（慢慢啃E文原版，以下简称 ULK），这本书虽然已经是第三版了，但它基于的 Linux kernel 版本却不是很新，现在 Linux kernel 都已经出到 3.4 版本了，这本书还是基于 2.6.11 的 kernel，不得不说 Linux kernel 的更迭速度太快了。 下面准备以我正在用的 2.6.34 版本的 kernel 为基础进行学习，这本书中不对应的地方我会尽量找到新 kernel 中的实现，并尽量自己做个了解，日后的相同日志如无意外也基于 2.6.34 版本 Linux kernel。 首先已完成第一章：Introduction（这一章没有 Linux kernel 代码），来到第二章 Memory Addressing，开始是介绍逻辑地址、线性地址、物理地址的对应关系，虽然之前用汇编写过 Linux 的 bootloader，用到过实模式和保护模式，但对 GDT、LDT 的概念并没有深入了解过。这一章开篇就介绍了 Intel 80X86 硬件上内存分段的实现，包括段选择子，段寄存器，段描述符。 1、段式内存管理： 每个内存段由 8 个字节的段描述符来表示段的特征。段描述符被存储在 GDT 或者 LDT 中。内存中 GDT 的地址和大小包含在 gdtr 控制寄存器中，LDT 的地址和大小包含在 ldtr 控制寄存器中。段寄存器的高 13 位为段描述符在 GDT 或者 LDT 中的索引，GDT 或者 LDT 结构中包含基地址、段长度等信息。通过检查指令地址和段长度并确定没有越界以及权限是否正确之后，由于 线性地址 = 段基指 + 偏移地址，GDT 或者 LDT 中的基地址加上指令中的偏移量就可以得到需要的线性地址。 备注：由于每个进程都可以有 LDT，而 GDT 只有一个，为满足需求 Intel 的做法是将 LDT 嵌套在 GDT 表中。 Linux kernel 中的内存分段： Linux中所有进程使用相同的段寄存器值，因此它们的线性地址集也是相同的，不管在用户模式还是内核模式，都可以使用相同的逻辑地址，32位 kernel下为 4G 的地址空间。 ULK 中介绍的 user code、user data、kernel code、kernel data 这四个段对应的段选择子的宏为：__USER_CS、__USER_DS、__KERNEL_CS、__KERNEL_DS，2.6.11 中这4个宏定义在 include/asm-i386/segment.h 头文件中，2.6.34 中已经挪到 arch/x86/include/asm/segment.h 里，因为 2.6.34 中 i386 和 x86_64 的代码已经尽可能的合并到 x86 目录中，而不像老版本的代码那样弄成两个目录。定义如下： 下面是 Linux kernel GDT 的实现： 由于 kernel 中每个内核需要有一个 GDT，因此就有一个 GDT table，ULK 中说的是存在 cpu_gdt_table 中，GDT 的地址和大小存在 cpu_gdt_descr 中，2.6.11 kernel 里都是放在 arch/i386/kernel/head.S，使用的地方： 到了 2.6.34 中已经改为： 可以看到 2.6.34 中去掉了原来的 cpu_gdt_table 变量（详见 kernel commit bf50467204b435421d8de33ad080fa46c6f3d50b），新增了一个 gdt_page 结构存放...未能看到整个森林-编程学习中所犯的错误
本文同步自（如浏览不正常请点击跳转）：https://zohead.com/archives/fail-to-see-the-big-picture/ 备注：本文根据 pongba 大哥的这篇E文文章翻译并结合自己体会总结而来，pongba 的E文原文请猛击这里： http://blog.csdn.net/pongba/article/details/2143245 人类的一个普遍的天性是容易被自己感兴趣的东西所吸引。 不论是本文要说的编程学习还是日常事务都是这样，包括美女之类（哈哈），这似乎是一个难以打破的公理。人类自文明开始以来就对非凡的自然现象下的本质非常好奇，我们渴望理解，渴望知道原因。人类天性就是用来解决问题的，我们热衷于解决问题，热衷于发现问题的本质。不过悲哀的是，我们也是问题的主要创造者。 具体说到编程学习这一块，pongba 的原文中用 interesting（感兴趣） 和 mundane（平凡普通的）这两个词来区分编程学习中的两类知识。 我们最开始学习编程时用到的最经典的 hello world 就是 interesting 的一种，看到自己敲的一段字符能让计算机打印出来 hello world 确实能激发我们的兴趣。这就是所谓的 Under the Hood，这是一个在英文技术文章里经常见到的词，原意是钻进魔术师的帐篷，屏住呼吸，瞪大眼睛，把那些奇妙的魔法看个通透，让自己的理解和技艺获得巨幅的提升，在IT界里就是深入理解的意思。 你在学会设计程序和了解程序能正确运行的原因之后，接下来你会做什么？你会继续写程序，发现你所用的编程语言的越来越多的细节。你会越来越了解你用的编程语言，能知道该语言能方便的做些什么，哪些不能很方便的实现。接下来各种语言的窍门就开始进入你的脑海，注意这些窍门最吸引人的地方在于能让你做到本来做不到的事情，能让你荷尔蒙迸发，让你很 happy。 从程序设计语言的角度来看，我们热衷于解决的问题往往是我们自己创造的。例如，最近有一种争论关于设计模式是语言中缺失的一种特性。首先我们创造一门程序设计语言，由于一些设计时没有预料到的缺点，在使用中发现了，我们使用包括设计模式在内的一些语言窍门来解决它。但随着时间推移，我们就会发现这些模式不但没有价值，反而变成一种沉重的负担，这时通常会把这些作为新特性加入到语言中。 通常我们在解决以前的语言造成的问题过程中，我们通常又会造成新的问题。例如，现在总有 DSL 和 GPL 的争论，注意这里的 GPL 不是 GPL 开放授权协议，而是 Gerneral-purpose Language（通用语言），DSL 是 Domain-specific Language（领域专用语言）。DSL在很多人心目中是“非程序员的编程语言”，其首要目的是使程序尽可能接近领域中遇到的问题，消除不必要的间接性和复杂性，而其最终受众一般不是普通的程序员。一方面，将领域专用的一些特性加入到语言中，对那些需要对特定领域编程的人来说会非常便利；而另一方面，它会限制语言的使用范围。相对于DSL，GPL的最大优势在于可以为理论上无限的应用领域服务。GPL最大的妥协在于当面对领域相关的问题时，它只相当于一个 second-class language，这是为什么微软要搞一个CLR（通用语言运行时，Common Language Runtime）运行环境，也是为什么 Martin Fowler 要倡导面向语言编程LOP（Language-oriented Programming）了。 因此，在这总结一下，我们创造了各种语言抽象概念以使语言更加易用，但周尔反复的是我们总是在解决一个问题时创造时另一个新的问题。由于我们的程序设计语言都存在着不可避免的缺陷，这样语言窍门之类的东西就会登堂入室，并偷走我们的关注点（原文如此，嘿嘿），这也是为什么市面上有如此多的编程语言技巧书，语言陷阱介绍之类的，而且销量似乎都甚好。你可以看看任何C++编程学习的推荐书列表中，都不乏这样的例子。 然而到底是什么导致我们在编程学习时如在一堆树木里迷失，而导致没有看到整个森林？为了什么我们要学习这些奇淫技巧呢？实际上我们不是真正的需要，但我们内心里趋向于学习这些技巧，因为像文章开头说的，我们天生就是问题解决者，我们喜欢解决问题，即使这些问题是我们自己创造的。但这些奇淫技巧实际上只要在真正需要时按需学习即可，我们被这些东西吸引的原因在于： 1、我们喜欢新事物，如果什么东西是新事物就很有趣； 2、我们喜欢赶时髦（jump on the bandwagon）。 这就引出人类的第二个普遍的天性：赶时髦，如果所有人都做一件事，那我无论如何也得做。 不光是一些公司或者团体使用这个策略引诱我们去赶时髦，我们还热衷于创造自己的潮流。每当有新的语言或者技巧出来的时候，我们总是欢呼雀跃，总是被这些新带来的特性的光晕笼罩，而忘了它实际包含的问题，我们总是把它当做是万能灵药，开始万般饥渴地学习它。程序员是一种聪明的动物（原谅我如此直白，哈哈），不过有时显得过于聪明。他们总是渴望于新的事物（在任何编程论坛上找一圈就能得到验证，你会发现成千上万的程序语言技术细节的问题，学习这些东西是永无止境的，但程序员就是如此地欲罢不能），就像野兽永远不能停止对于食物的饥渴一样。 下面说说程序员普遍不爱的平凡的东西，什么是大多数程序员不喜欢的东西？ 大多数程序员不爱的东西包括：编程原则，从小的编码规则（例如：永远给变量起一个有意义的名字）到大的项目设计原则（例如：在写代码之前先写测试文档）都有，还有文档的编制之类的，这些都是比较乏味的，不会显得古怪有味道，显得没有挑战性，显得没有那么酷。我们无法向外界展示遵从一些愚蠢的规则是多么聪明的一件事。我们尤其钟爱的是写一些疯狂的技巧代码或使用一些耀眼的模式以使别人都不知道我们在做什么（或者每个人都知道我们在做什么）。 接下来是人类的第三个天性：自私的偏见，我们热爱我们所做的，或者我们是谁，我们讨厌与之对抗或相反的东西。 不管你是否愿意承认这点，我们都有过这个体验。当我们对某些语言或平台非常熟悉时，我们就容易产生自私的偏见，它会影响我们想学习和不想学习的东西。你应该可以在一些论坛上感受到关于编程语言的争论是如此普遍。我们总是被蒙蔽了双眼，没有看到自己所用的语言或平台上的缺点和其它语言上的优点。我们限制了学习新的语言的能力，从某种意义上来说，我们限制了自己的潜能。 翻译的总结： 一方面，大多数时候我们学的东西有点太多了。我们像飞蛾扑火般被新事物吸引，我们经常是在学习周围的人在学习的，或者是别人告诉我们要学习的。但如果我们抓牢了一些本质的知识，其它的东西就完全可以按需学习。别再沉迷于技术技巧，除非它是必备的或者你马上就要用到的。因为要学习的技术技巧总是无穷无尽的，你应该将你的时间花在更有用的东西上（学些本质知识，学习编程思想，或者学习另一门编程语言）。 但另一方面，我们学的东西又太少了。我们总是忽视看起来乏味但又非常重要的东西，例如以下观点（可能很多人都有过）： 测试？ --- 就像做爱前戴套一样不爽； 重构？ --- 为什么要做这种不能带来新功能也不酷的东西； 防御式编程？ --- 对不起，我知道自己在写什么； API设计？ --- 拜托，我在写这么华丽的代码的时候去考虑别人怎么使用我的代码也太TMD难了； 新语言？ --- 你是说我现在用的这个不够好？没看到我能随意折腾这门语言来实现我想做的？ 这是我首次完整翻译别人写的E文文章，也加了一些自己的观点，希望读者和我都能在未来看到编程学习中的整个森林 ^_^，有任何错误欢迎指正咯。 参考： 1、DSL领域专用语言： http://en.wikipedia.org/wiki/Domain-specific_programming_language 2、LOP面向语言编程： http://en.wikipedia.org/wiki/Language-oriented_programmingCategories: Learning inspirationTechnology