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Linux内核架构分析之系统调用流程与上下文切换优化

共计 30 章节
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01
Linux内核概述
内核版本演进 · 内核子系统组成 · 内核空间与用户空间划分
Linux内核概述
02
系统调用基础
系统调用概念 · POSIX标准 · 系统调用与库函数的关系
系统调用基础系统调用概念
03
系统调用编号与表
系统调用号分配机制 · sys_call_table结构 · 系统调用注册流程
系统调用编号系统调用号分配机…
04
系统调用入口
x86_64架构下的系统调用入口（e… · MSR寄存器配置
系统调用入口x86
05
系统调用参数传递
参数寄存器约定 · 参数校验机制 · copy_from_user/cop…
系统调用参数传递参数寄存器约定
06
系统调用执行流程
从用户态到内核态的完整路径 · syscall指令细节 · 内核栈切换
系统调用执行流程从用户态到内核态…
07
系统调用返回
syscall_return_slo… · 信号处理检查 · restore_all流程
系统调用返回syscall
08
常见系统调用分析
read/write系统调用源码分析 · VFS层交互 · 文件描述符管理
常见系统调用分析read/write
09
系统调用性能开销
上下文切换成本 · TLB刷新影响 · Spectre/Meltdown缓解…
系统调用性能开销上下文切换成本
10
上下文切换概念
进程上下文 · 中断上下文 · 上下文切换的定义与触发条件
上下文切换概念进程上下文
11
进程调度器基础
CFS调度器原理 · 完全公平队列 · vruntime计算
进程调度器基础CFS
12
上下文切换核心函数
context_switch源码分析 · switch_mm · switch_to
上下文切换核心函…context
13
内存上下文切换
CR3寄存器切换 · TLB刷新策略 · ASID机制
内存上下文切换CR3
14
寄存器上下文保存与恢复
pt_regs结构 · 通用寄存器保存 · FPU状态切换
寄存器上下文保存恢复
15
内核栈与用户栈
内核栈结构 · thread_info · 栈溢出检测机制
内核栈用户栈
16
中断上下文切换
硬中断入口 · 中断嵌套 · 下半部机制（softirq/task…
断上下文切换断入口
17
系统调用与上下文切换的关联
系统调用中的调度点 · 自愿抢占与非自愿抢占
系统调用上下文切换的关联
18
抢占式内核
CONFIG_PREEMPT模型 · 抢占点设置 · RCU与抢占的交互
抢占式内核CONFIG
19
上下文切换开销分析
切换延迟测量 · perf工具使用 · 切换次数优化
上下文切换开销分…切换延迟测量
20
TLB优化技术
大页（HugeTLB） · 透明大页（THP） · TLB预取
TLB优化技术
21
缓存亲和性优化
CPU缓存结构 · NUMA感知调度 · cache coloring
缓存亲性优化
22
系统调用批处理
vDSO机制 · sysenter/syscall指令… · 减少模式切换
系统调用批处理vDSO
23
io_uring异步框架
io_uring原理 · SQ/CQ队列 · 与系统调用的性能对比
iouring
24
eBPF与系统调用跟踪
kprobe/tracepoint · bpftrace工具 · 系统调用延迟分析
eBPF系统调用跟踪
25
实时内核优化
PREEMPT_RT补丁 · 自旋锁替换 · 中断线程化
实时内核优化PREEMPT
26
虚拟化环境下的上下文切换
KVM上下文切换 · VM-Exit/VM-Entry开销 · 半虚拟化优化
虚拟化环境下的上…KVM
27
多核扩展性
RCU锁优化 · per-CPU变量 · 无锁数据结构在调度中的应用
多核扩展性RCU
28
电源管理调度
idle进程 · cpuidle框架 · 动态频率调整与上下文切换的关系
电源管理调度idle
29
调试与分析工具
Ftrace · SystemTap · perf sched
调试分析工具
30
未来趋势
内核同页合并 · 用户态中断（UINTR） · 异构计算调度挑战
未来趋势内核同页合并