linux内核优化

❶ linux 内核参数优化

一、Sysctl命令用来配置与显示在/proc/sys目录中的内核参数．如果想使参数长期保存，可以通过编辑/etc/sysctl.conf文件来实现。

命令格式：
sysctl [-n] [-e] -w variable=value
sysctl [-n] [-e] -p (default /etc/sysctl.conf)
sysctl [-n] [-e] –a

常用参数的意义：
-w 临时改变某个指定参数的值，如
# sysctl -w net.ipv4.ip_forward=1
-a 显示所有的系统参数
-p从指定的文件加载系统参数,默认从/etc/sysctl.conf 文件中加载，如：

以上两种方法都可能立即开启路由功能，但如果系统重启，或执行了
# service network restart
命令，所设置的值即会丢失，如果想永久保留配置，可以修改/etc/sysctl.conf文件，将 net.ipv4.ip_forward=0改为net.ipv4.ip_forward=1

二、linux内核参数调整：linux 内核参数调整有两种方式

方法一：修改/proc下内核参数文件内容，不能使用编辑器来修改内核参数文件，理由是由于内核随时可能更改这些文件中的任意一个，另外，这些内核参数文件都是虚拟文件，实际中不存在，因此不能使用编辑器进行编辑，而是使用echo命令，然后从命令行将输出重定向至 /proc 下所选定的文件中。如：将 timeout_timewait 参数设置为30秒：

参数修改后立即生效，但是重启系统后，该参数又恢复成默认值。因此，想永久更改内核参数，需要修改/etc/sysctl.conf文件

方法二．修改/etc/sysctl.conf文件。检查sysctl.conf文件，如果已经包含需要修改的参数，则修改该参数的值，如果没有需要修改的参数，在sysctl.conf文件中添加参数。如：
net.ipv4.tcp_fin_timeout=30
保存退出后，可以重启机器使参数生效，如果想使参数马上生效，也可以执行如下命令：

三、sysctl.conf 文件中参数设置及说明
proc/sys/net/core/wmem_max
最大socket写buffer,可参考的优化值:873200

/proc/sys/net/core/rmem_max
最大socket读buffer,可参考的优化值:873200
/proc/sys/net/ipv4/tcp_wmem
TCP写buffer,可参考的优化值: 8192 436600 873200

/proc/sys/net/ipv4/tcp_rmem
TCP读buffer,可参考的优化值: 32768 436600 873200

/proc/sys/net/ipv4/tcp_mem
同样有3个值,意思是:
net.ipv4.tcp_mem[0]:低于此值,TCP没有内存压力.
net.ipv4.tcp_mem[1]:在此值下,进入内存压力阶段.
net.ipv4.tcp_mem[2]:高于此值,TCP拒绝分配socket.
上述内存单位是页,而不是字节.可参考的优化值是:786432 1048576 1572864

/proc/sys/net/core/netdev_max_backlog
进入包的最大设备队列.默认是300,对重负载服务器而言,该值太低,可调整到1000

/proc/sys/net/core/somaxconn
listen()的默认参数,挂起请求的最大数量.默认是128.对繁忙的服务器,增加该值有助于网络性能.可调整到256.

/proc/sys/net/core/optmem_max
socket buffer的最大初始化值,默认10K

/proc/sys/net/ipv4/tcp_max_syn_backlog
进入SYN包的最大请求队列.默认1024.对重负载服务器,可调整到2048

/proc/sys/net/ipv4/tcp_retries2
TCP失败重传次数,默认值15,意味着重传15次才彻底放弃.可减少到5,尽早释放内核资源.

/proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_time
/proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_intvl
/proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_probes
这3个参数与TCP KeepAlive有关.默认值是:
tcp_keepalive_time = 7200 seconds (2 hours)
tcp_keepalive_probes = 9
tcp_keepalive_intvl = 75 seconds
意思是如果某个TCP连接在idle 2个小时后,内核才发起probe.如果probe 9次(每次75秒)不成功,内核才彻底放弃,认为该连接已失效.对服务器而言,显然上述值太大. 可调整到:
/proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_time 1800
/proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_intvl 30
/proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_probes 3

/proc/sys/net/ipv4/ip_local_port_range
指定端口范围的一个配置,默认是32768 61000,已够大.
net.ipv4.tcp_syncookies = 1
表示开启SYN Cookies。当出现SYN等待队列溢出时，启用cookies来处理，可防范少量SYN攻击，默认为0，表示关闭；

net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
表示开启重用。允许将TIME-WAIT sockets重新用于新的TCP连接，默认为0，表示关闭；

net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1
表示开启TCP连接中TIME-WAIT sockets的快速回收，默认为0，表示关闭。

net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30
表示如果套接字由本端要求关闭，这个参数决定了它保持在FIN-WAIT-2状态的时间。

net.ipv4.tcp_keepalive_time = 1200
表示当keepalive起用的时候，TCP发送keepalive消息的频度。缺省是2小时，改为20分钟。

net.ipv4.ip_local_port_range = 1024 65000
表示用于向外连接的端口范围。缺省情况下很小：32768到61000，改为1024到65000。

net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 8192
表示SYN队列的长度，默认为1024，加大队列长度为8192，可以容纳更多等待连接的网络连接数。

net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 5000
表示系统同时保持TIME_WAIT套接字的最大数量，如果超过这个数字，TIME_WAIT套接字将立刻被清除并打印警告信息。默认为 180000，改为 5000。对于Apache、Nginx等服务器，上几行的参数可以很好地减少TIME_WAIT套接字数量，但是对于Squid，效果却不大。此项参数可以控制TIME_WAIT套接字的最大数量，避免Squid服务器被大量的TIME_WAIT套接字拖死。

Linux上的NAT与iptables
谈起Linux上的NAT，大多数人会跟你提到iptables。原因是因为iptables是目前在linux上实现NAT的一个非常好的接口。它通过和内核级直接操作网络包，效率和稳定性都非常高。这里简单列举一些NAT相关的iptables实例命令，可能对于大多数实现有多帮助。
这里说明一下，为了节省篇幅，这里把准备工作的命令略去了，仅仅列出核心步骤命令，所以如果你单单执行这些没有实现功能的话，很可能由于准备工作没有做好。如果你对整个命令细节感兴趣的话，可以直接访问我的《如何让你的Linux网关更强大》系列文章，其中对于各个脚本有详细的说明和描述。

EXTERNAL="eth0"
INTERNAL="eth1"

echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
iptables -t nat -A POSTROUTING -o $EXTERNAL -j MASQUERADE

LOCAL_EX_IP=11.22.33.44 #设定网关的外网卡ip，对于多ip情况，参考《如何让你的Linux网关更强大》系列文章
LOCAL_IN_IP=192.168.1.1 #设定网关的内网卡ip
INTERNAL="eth1" #设定内网卡

echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward

modprobe ip_conntrack_ftp
modprobe ip_nat_ftp

iptables -t nat -A PREROUTING -d $LOCAL_EX_IP -p tcp --dport 80 -j DNAT --to 192.168.1.10

iptables -t nat -A POSTROUTING -d 192.168.1.10 -p tcp --dport 80 -j SNAT --to $LOCAL_IN_IP

iptables -A FORWARD -o $INTERNAL -d 192.168.1.10 -p tcp --dport 80 -j ACCEPT

iptables -t nat -A OUTPUT -d $LOCAL_EX_IP -p tcp --dport 80 -j DNAT --to 192.168.1.10
获取系统中的NAT信息和诊断错误
了解/proc目录的意义
在Linux系统中，/proc是一个特殊的目录，proc文件系统是一个伪文件系统，它只存在内存当中，而不占用外存空间。它包含当前系统的一些参数（variables）和状态（status）情况。它以文件系统的方式为访问系统内核数据的操作提供接口
通过/proc可以了解到系统当前的一些重要信息，包括磁盘使用情况，内存使用状况，硬件信息，网络使用情况等等，很多系统监控工具（如HotSaNIC）都通过/proc目录获取系统数据。
另一方面通过直接操作/proc中的参数可以实现系统内核参数的调节，比如是否允许ip转发，syn-cookie是否打开，tcp超时时间等。
获得参数的方式：
第一种：cat /proc/xxx/xxx，如 cat /proc/sys/net/ipv4/conf/all/rp_filter
第二种：sysctl xxx.xxx.xxx，如 sysctl net.ipv4.conf.all.rp_filter
改变参数的方式：
第一种：echo value > /proc/xxx/xxx，如 echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/rp_filter
第二种：sysctl [-w] variable=value，如 sysctl [-w] net.ipv4.conf.all.rp_filter=1
以上设定系统参数的方式只对当前系统有效，重起系统就没了，想要保存下来，需要写入/etc/sysctl.conf文件中
通过执行 man 5 proc可以获得一些关于proc目录的介绍
查看系统中的NAT情况
和NAT相关的系统变量
/proc/slabinfo：内核缓存使用情况统计信息（Kernel slab allocator statistics）
/proc/sys/net/ipv4/ip_conntrack_max：系统支持的最大ipv4连接数，默认65536（事实上这也是理论最大值）
/proc/sys/net/ipv4/netfilter/ip_conntrack_tcp_timeout_established 已建立的tcp连接的超时时间，默认432000，也就是5天
和NAT相关的状态值
/proc/net/ip_conntrack：当前的前被跟踪的连接状况，nat翻译表就在这里体现（对于一个网关为主要功能的Linux主机，里面大部分信息是NAT翻译表）
/proc/sys/net/ipv4/ip_local_port_range：本地开放端口范围，这个范围同样会间接限制NAT表规模

cat /proc/sys/net/ipv4/ip_conntrack_max

cat /proc/sys/net/ipv4/netfilter/ip_conntrack_tcp_timeout_established

cat /proc/net/ip_conntrack

cat /proc/sys/net/ipv4/ip_local_port_range

wc -l /proc/net/ip_conntrack

grep ip_conntrack /proc/slabinfo | grep -v expect | awk '{print 2;}'

grep ip_conntrack /proc/slabinfo | grep -v expect | awk '{print 3;}'

cat /proc/net/ip_conntrack | cut -d ' ' -f 10 | cut -d '=' -f 2 | sort | uniq -c | sort -nr | head -n 10

cat /proc/net/ip_conntrack | perl -pe s/^(.*?)src/src/g | cut -d ' ' -f1 | cut -d '=' -f2 | sort | uniq -c | sort -nr | head -n 10

❷ linux内核版本变少

Linux内核版本命名在不同时期有着不同的规范，在涉及到Linux版本问题时经常容易混淆，主线版本／稳定版／长期支持版本经常搞不清楚，本文主要记录下内核版本命名的规则以及如何查看Linux系统版本信息。

Linux内核（Linux kernel）简介
内核是操作系统的核心 ，其主要功能有：

响应中断，执行中断服务程序
管理多个进程，调度和分享处理器的时间
管理进程地址空间的内存管理
网络和进程间通信等系统服务程序
内核的活动范围：

1.运行于用户空间，执行用户进程
2.运行于内核空间，处于进程上下文，代表某个特定进程的执行
3.运行于内核空间，处于中断上下文，与任何进程无关，处理某个特定的中断
Linux内核版本号
第一种方式：

Linux 的版本号分为两部分，即内核版本与发行版本。内核版本号由3个数字组成：A.B.C。各数字含义如下：

A：内核主版本号。这是很少发生变化，只有当发生重大变化的代码和内核发生才会发生。在历史上曾改变两次的内核：1994年的1.0及1996年的2.0。
B：内核次版本号。是指一些重大修改的内核。偶数表示稳定版本；奇数表示开发中版本。
C：内核修订版本号。是指轻微修订的内核。这个数字当有安全补丁,bug修复，新的功能或驱动程序，内核便会有变化。
第二种方式：

major.minor.patch-build.desc

major : 主版本号，有结构变化才变更
minor : 次版本号，新增功能时才发生变化，一般技术表示测试版，偶数表示生产版
patch : 补丁包数或次版本的修改次数
build : 编译（或构建）的次数，每次编译可能对少量程序做优化或修改，但一般没有大的（可控的）功能变化。
desc : 当前版本的特殊信息，其信息由编译时指定，具有较大的随意性，有如下的标识是常用的：
rc（或r），表示发行候选版本（release candidate），rc后的数字表示该正式版本的第几个候选版本，多数情况下，各候选版本之间数字越大越接近正式版。
smp，表示对称多处理器（Symmetric MultiProcessing）。
pp，在Red Hat Linux中常用来表示测试版本（pre-patch）。
EL，在Red Hat Linux中用来表示企业版Linux（Enterprise Linux）。
mm，表示专门用来测试新的技术或新功能的版本。
fc，在Red Hat Linux中表示Fedora Core。
例如：
用命令uname -a查看内核版本号

1、在CentOS下如：

Linux localhost 2.6.32-642.15.1.el6.x86_64 #1 SMP Fri Feb 24 14:31:22 UTC 2017 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux
说明如下：

第一个组数字：2, 主版本号
第二个组数字：6, 次版本号，当前为稳定版本
第三个组数字：32, 修订版本号
第四个组数字：642.15.1，表示发型版本的补丁版本
el6：则表示我正在使用的内核是 RedHat / CentOS 系列发行版专用内核
x86_64：采用的是64位的CPU
2、在Ubuntu下如：

Linux localhost 3.2.0-67-generic #101-Ubuntu SMP Tue Jul 15 17:46:11 UTC 2014 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux
#有的是3.2.0-67-generic-pae
说明如下：

第一个组数字：3,主版本号
第二个组数字：2,次版本号，当前为稳定版本
第三个组数字：0,修订版本号
第四个组数字：67，当前内核版本（3.2.0）的第67次微调patch
generic：当前内核版本为通用版本，另有表示不同含义的server（针对服务器）、i386（针对老式英特尔处理器）
pae（PhysicalAddressExtension）：物理地址扩展，为了弥补32位地址在PC服务器应用上的不足而推出，表示此32位系统可以支持超过4G的内存
x86_64：采用的是64位的CPU
SMP：对称多处理机，表示内核支持多核、多处理器
TueJul1517:46:11UTC2014：内核的编译时间（builddate）为2014/07/1517:46:11
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内核版本分类
Linux内核版本的最新发布状态，参见Linux官网：

The Linux Kernel Archives
1、mainline
主线版本

2、stable
稳定版，由mainline在时机成熟时发布，稳定版也会在相应版本号的主线上提供bug修复和安全补丁，但内核社区人力有限，因此较老版本会停止维护，而标记为EOL(End of Life)的版本表示不再支持的版本。

3、longterm(Long Term Support)
长期支持版，长期支持版的内核不再支持时会标记EOL。

4、linux-next，snapshot
代码提交周期结束之前生成的快照 用于给Linux代码贡献者们做测试

查看Linux内核版本命令
1、cat /proc/version

[root@bogon ~]# cat /proc/version
Linux version 4.4.131-1.el7.elrepo.x86_64 (mockbuild@Build64R7) (gcc version 4.8.5 20150623 (Red Hat 4.8.5-28) (GCC) ) #1 SMP Wed May 2 13:09:02 EDT 2018
2、uname -a

[root@bogon ~]# uname -a
Linux bogon 4.4.131-1.el7.elrepo.x86_64 #1 SMP Wed May 2 13:09:02 EDT 2018 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux

[root@bogon ~]# uname -r
4.4.131-1.el7.elrepo.x86_64
查看Linux系统版本的命令
1、lsb_release -a（适用于所有的Linux发行版本）

LSB是Linux Standard Base的缩写，lsb_release命令用来显示LSB和特定版本的相关信息。如果使用该命令时不带参数，则默认加上-v参数。
说明：

-v 显示版本信息。
-i 显示发行版的id。
-d 显示该发行版的描述信息。
-r 显示当前系统是发行版的具体版本号。
-c 发行版代号。
-a 显示上面的所有信息。
-h 显示帮助信息。
-s 输出简短的描述信息(仅限于redhat和fedora系统) 。
有些系统中默认并没有安装lsb_release，需要进行安装，以CentOS为例：

首先查找lsb_release安装包：

[root@bogon ~]# yum provides lsb_release
Loaded plugins: fastestmirror
Loading mirror speeds from cached hostfile
* base: mirrors.cn99.com
* elrepo: mirrors.tuna.tsinghua.e.cn
* extras: centos.ustc.e.cn
* updates: mirrors.cn99.com
redhat-lsb-core-4.1-27.el7.centos.1.x86_64 : LSB Core mole support
Repo : base
Matched from:
Filename : /usr/bin/lsb_release
安装：

[root@bogon ~]# yum install -y redhat-lsb-core
2、cat /etc/redhat-release（适用于Redhat系的Linux）

[root@bogon ~]# cat /etc/redhat-release
CentOS Linux release 7.5.1804 (Core)
3、cat /etc/issue（适用于所有的Linux发行版本）

root@localhost:~# cat /etc/issue
Ubuntu 14.04.5 LTS \n \l
本文作者： Jason hu
本文转自链接： http://jasonhzy.github.io/2019/02/05/linux-kernel-version/
版权声明：本文采用 CC BY-NC-SA 3.0 许可协议。
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❸ 一般优化linux的内核，需要优化什么参数

首先要知道一点所有的TCP/IP的参数修改是临时的，因为它们都位于/PROC/SYS/NET目录下，如果想使参数长期保存，可以通过编辑/ETC/SYSCTL.CONF文件来实现，这里不做详细说明，只针对Linux的TCPIP内核参数优化列举相关参数：

1、为自动调优定义socket使用的内存

2、默认的TCP数据接收窗口大小（字节）

3、最大的TCP数据接收窗口

4、默认的TCP发送窗口大小

5、最大的TCP数据发送窗口

6、在每个网络接口接收数据包的速率比内核处理这些包速率快时，允许送到队列的数据包最大数目

7、定义了系统中每一个端口最大的监听队列长度

8、探测消息未获得相应时，重发该消息的间隔时间

9、在认定tcp连接失效之前，最多发送多少个keepalive探测消息等。

❹ Linux 内核驱动接口详解

写作本文档的目的，是为了解释为什么Linux既没有二进制内核接口，也没有稳定 的内核接口。这里所说的内核接口，是指内核里的接口，而不是内核和用户空间 的接口。内核到用户空间的接口，是提供给应用程序使用的系统调用，系统调用 在 历史 上几乎没有过变化，将来也不会有变化。我有一些老应用程序是在0.9版本 或者更早版本的内核上编译的，在使用2.6版本内核的Linux发布上依然用得很好 。用户和应用程序作者可以将这个接口看成是稳定的。

你也许以为自己想要稳定的内核接口，但是你不清楚你要的实际上不是它。你需 要的其实是稳定的驱动程序，而你只有将驱动程序放到公版内核的源代码树里， 才有可能达到这个目的。而且这样做还有很多其它好处，正是因为这些好处使得 Linux能成为强壮，稳定，成熟的操作系统，这也是你最开始选择Linux的原因。

只有那些写驱动程序的“怪人”才会担心内核接口的改变，对广大用户来说，既 看不到内核接口，也不需要去关心它。

既然只谈技术问题，我们就有了下面两个主题：二进制内核接口和稳定的内核源 代码接口。这两个问题是互相关联的，让我们先解决掉二进制接口的问题。

假如我们有一个稳定的内核源代码接口，那么自然而然的，我们就拥有了稳定的 二进制接口，是这样的吗？错。让我们看看关于Linux内核的几点事实：

对于一个特定的内核，满足这些条件并不难，使用同一个C编译器和同样的内核配 置选项来编译驱动程序模块就可以了。这对于给一个特定Linux发布的特定版本提 供驱动程序，是完全可以满足需求的。但是如果你要给不同发布的不同版本都发 布一个驱动程序，就需要在每个发布上用不同的内核设置参数都编译一次内核， 这简直跟噩梦一样。而且还要注意到，每个Linux发布还提供不同的Linux内核， 这些内核都针对不同的硬件类型进行了优化（有很多种不同的处理器，还有不同 的内核设置选项）。所以每发布一次驱动程序，都需要提供很多不同版本的内核 模块。

相信我，如果你真的要采取这种发布方式，一定会慢慢疯掉，我很久以前就有过 深刻的教训…

如果有人不将他的内核驱动程序，放入公版内核的源代码树，而又想让驱动程序 一直保持在最新的内核中可用，那么这个话题将会变得没完没了。 内核开发是持续而且快节奏的，从来都不会慢下来。内核开发人员在当前接口中 找到bug，或者找到更好的实现方式。一旦发现这些，他们就很快会去修改当前的 接口。修改接口意味着，函数名可能会改变，结构体可能被扩充或者删减，函数 的参数也可能发生改变。一旦接口被修改，内核中使用这些接口的地方需要同时 修正，这样才能保证所有的东西继续工作。

举一个例子，内核的USB驱动程序接口在USB子系统的整个生命周期中，至少经历 了三次重写。这些重写解决以下问题：

这和一些封闭源代码的操作系统形成鲜明的对比，在那些操作系统上，不得不额 外的维护旧的USB接口。这导致了一个可能性，新的开发者依然会不小心使用旧的 接口，以不恰当的方式编写代码，进而影响到操作系统的稳定性。 在上面的例子中，所有的开发者都同意这些重要的改动，在这样的情况下修改代 价很低。如果Linux保持一个稳定的内核源代码接口，那么就得创建一个新的接口 ；旧的，有问题的接口必须一直维护，给Linux USB开发者带来额外的工作。既然 所有的Linux USB驱动的作者都是利用自己的时间工作，那么要求他们去做毫无意 义的免费额外工作，是不可能的。 安全问题对Linux来说十分重要。一个安全问题被发现，就会在短时间内得到修 正。在很多情况下，这将导致Linux内核中的一些接口被重写，以从根本上避免安 全问题。一旦接口被重写，所有使用这些接口的驱动程序，必须同时得到修正， 以确定安全问题已经得到修复并且不可能在未来还有同样的安全问题。如果内核 内部接口不允许改变，那么就不可能修复这样的安全问题，也不可能确认这样的 安全问题以后不会发生。 开发者一直在清理内核接口。如果一个接口没有人在使用了，它就会被删除。这 样可以确保内核尽可能的小，而且所有潜在的接口都会得到尽可能完整的测试 （没有人使用的接口是不可能得到良好的测试的）。

如果你写了一个Linux内核驱动，但是它还不在Linux源代码树里，作为一个开发 者，你应该怎么做？为每个发布的每个版本提供一个二进制驱动，那简直是一个 噩梦，要跟上永远处于变化之中的内核接口，也是一件辛苦活。 很简单，让你的驱动进入内核源代码树（要记得我们在谈论的是以GPL许可发行 的驱动，如果你的代码不符合GPL，那么祝你好运，你只能自己解决这个问题了， 你这个吸血鬼把Andrew和Linus对吸血鬼的定义链接到这里>）。当你的代码加入 公版内核源代码树之后，如果一个内核接口改变，你的驱动会直接被修改接口的 那个人修改。保证你的驱动永远都可以编译通过，并且一直工作，你几乎不需要 做什么事情。

把驱动放到内核源代码树里会有很多的好处：

❺ linux做过哪些优化

⑴登录系统:不使抄用root登录袭，通过sudo授权管理，使用普通用户登录。
⑵禁止SSH远程：更改默认的远程连接SSH服务及禁止root远程连接。
⑶时间同步：定时自动更新服务器时间。
⑷配置yum更新源，从国内更新下载安装rpm包。
⑸关闭selinux及iptables（iptables工作场景如有wan ip，一般要打开，高并发除外）
⑹调整文件描述符数量，进程及文件的打开都会消耗文件描述符。
⑺定时自动清理/var/spool/clientmquene/目录垃圾文件，防止节点被占满（c6.4默认没有sendmail，因此可以不配。）
⑻精简开机启动服务（crond、sshd、network、rsyslog）
⑼Linux内核参数优化/etc/sysctl.conf，执行sysct -p生效。
更改字符集，支持中文，但是还是建议使用英文，防止乱码问题出现。
⑾锁定关键系统文件（chattr +i /etc/passwd /etc/shadow /etc/group /etc/gshadow /etc/inittab 处理以上内容后，把chatter改名，就更安全了。）
⑿清空/etc/issue，去除系统及内核版本登陆前的屏幕显示。

❻ 您好，我的论坛linux nginx服务器 速度有些慢，请问有优化方法吗

一、编译安装过程优化

1.减小Nginx编译后的文件大小
在编译Nginx时，默认以debug模式进行，而在debug模式下会插入很多跟踪和ASSERT之类的信息，编译完成后，一个Nginx要有好几兆字
节。在编译前取消Nginx的debug模式，编译完成后Nginx只有几百千字节，因此可以在编译之前，修改相关源码，取消debug模式，具体方法如
下：
在Nginx源码文件被解压后，找到源码目录下的auto/cc/gcc文件，在其中找到如下几行：
# debug CFLAGS=”$CFLAGS -g”

注释掉或删掉这两行，即可取消debug模式。

2.为特定的CPU指定CPU类型编译优化
在编译Nginx时，默认的GCC编译参数是“-O”，要优化GCC编译，可以使用以下两个参数：
--with-cc-opt='-O3'
--with-cpu-opt=CPU #为特定的 CPU 编译，有效的值包括：pentium, pentiumpro, pentium3, pentium4, athlon, opteron, amd64, sparc32, sparc64, ppc64
要确定CPU类型，可以通过如下命令:
[root@localhost home]#cat /proc/cpuinfo | grep "model name"

二、利用TCMalloc优化Nginx的性能
TCMalloc的全称为Thread-Caching
Malloc，是谷歌开发的开源工具“google-perftools”中的一个成员。与标准的glibc库的malloc相比，TCMalloc库在
内存分配效率和速度上要高很多，这在很大程度上提高了服务器在高并发情况下的性能，从而降低系统负载。下面简单介绍如何为Nginx添加TCMalloc
库支持。
要安装TCMalloc库，需要安装libunwind（32位操作系统不需要安装）和google-perftools两个软件包，libunwind
库为基于64位CPU和操作系统的程序提供了基本函数调用链和函数调用寄存器功能。下面介绍利用TCMalloc优化Nginx的具体操作过程：

1.安装libunwind库
可以从http://download.savannah.gnu.org/releases/libunwind下载相应的libunwind版本，这里下载的是libunwind-0.99-alpha.tar.gz，安装过程如下：

[root@localhost home]#tar zxvf libunwind-0.99-alpha.tar.gz [root@localhost home]# cd libunwind-0.99-alpha/ [root@localhost libunwind-0.99-alpha]#CFLAGS=-fPIC ./configure [root@localhost libunwind-0.99-alpha]#make CFLAGS=-fPIC [root@localhost libunwind-0.99-alpha]#make CFLAGS=-fPIC install

2.安装google-perftools
可以从http://google-perftools.googlecode.com下载相应的google-perftools版本，这里下载的是google-perftools-1.8.tar.gz，安装过程如下：

[root@localhost home]#tar zxvf google-perftools-1.8.tar.gz [root@localhost home]#cd google-perftools-1.8/ [root@localhost google-perftools-1.8]# ./configure [root@localhost google-perftools-1.8]#make && make install [root@localhost google-perftools-1.8]#echo "/usr/local/lib" > /etc/ld.so.conf.d/usr_local_lib.conf [root@localhost google-perftools-1.8]# ldconfig

至此，google-perftools安装完成。

3.重新编译Nginx
为了使Nginx支持google-perftools，需要在安装过程中添加“–with-google_perftools_mole”选项重新编译Nginx，安装代码如下：

[[email protected]]#./configure \ >--with-google_perftools_mole --with-http_stub_status_mole --prefix=/opt/nginx [root@localhost nginx-0.7.65]#make [root@localhost nginx-0.7.65]#make install

到这里Nginx安装完成。

4.为google-perftools添加线程目录
创建一个线程目录，这里将文件放在/tmp/tcmalloc下，操作如下：

[root@localhost home]#mkdir /tmp/tcmalloc [root@localhost home]#chmod 0777 /tmp/tcmalloc

5.修改Nginx主配置文件
修改nginx.conf文件，在pid这行的下面添加如下代码：

#pid logs/nginx.pid; google_perftools_profiles /tmp/tcmalloc;

接着，重启Nginx，完成google-perftools的加载。

6.验证运行状态
为了验证google-perftools已经正常加载，通过如下命令查看：

[root@ localhost home]# lsof -n | grep tcmalloc nginx 2395 nobody 9w REG 8,8 0 1599440 /tmp/tcmalloc.2395 nginx 2396 nobody 11w REG 8,8 0 1599443 /tmp/tcmalloc.2396 nginx 2397 nobody 13w REG 8,8 0 1599441 /tmp/tcmalloc.2397 nginx 2398 nobody 15w REG 8,8 0 1599442 /tmp/tcmalloc.2398

由于在Nginx配置文件中，设置worker_processes的值为4，因此开启了4个Nginx线程，每个线程会有一行记录。每个线程文件后面的数字值就是启动的Nginx的PID值。
至此，利用TCMalloc优化Nginx的操作完成。

三、Nginx内核参数优化
内核参数的优化，主要是在Linux系统中针对Nginx应用而进行的系统内核参数优化，常见的优化参数值如下。
下面给出一个优化实例以供参考：
net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 6000 net.ipv4.ip_local_port_range = 1024 65000 net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1 net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1 net.ipv4.tcp_syncookies = 1 net.core.somaxconn = 262144 net.core.netdev_max_backlog = 262144 net.ipv4.tcp_max_orphans = 262144 net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 262144 net.ipv4.tcp_synack_retries = 1 net.ipv4.tcp_syn_retries = 1 net.ipv4.tcp_fin_timeout = 1 net.ipv4.tcp_keepalive_time = 30
将上面的内核参数值加入/etc/sysctl.conf文件中，然后执行如下命令使之生效：
[root@ localhost home]#/sbin/sysctl -p
下面是对实例中选项的含义进行介绍：
 net.ipv4.tcp_max_tw_buckets参数用来设定timewait的数量，默认是180000，这里设为6000。
 net.ipv4.ip_local_port_range选项用来设定允许系统打开的端口范围。
 net.ipv4.tcp_tw_recycle选项用于设置启用timewait快速回收。
 net.ipv4.tcp_tw_reuse选项用于设置开启重用，允许将TIME-WAIT sockets重新用于新的TCP连接。
 net.ipv4.tcp_syncookies选项用于设置开启SYN Cookies，当出现SYN等待队列溢出时，启用cookies进行处理。
 net.core.somaxconn选项默认值是128， 这个参数用于调节系统同时发起的tcp连接数，在高并发的请求中，默认的值可能会导致链接超时或者重传，因此，需要结合并发请求数来调节此值。
 net.core.netdev_max_backlog选项表示当每个网络接口接收数据包的速率比内核处理这些包的速率快时，允许发送到队列的数据包的最大数目。
 net.ipv4.tcp_max_orphans选项用于设定系统中最多有多少个TCP套接字不被关联到任何一个用户文件句柄上。如果超过这个数
字，孤立连接将立即被复位并打印出警告信息。这个限制只是为了防止简单的DoS攻击。不能过分依靠这个限制甚至人为减小这个值，更多的情况是增加这个值。
 net.ipv4.tcp_max_syn_backlog选项用于记录那些尚未收到客户端确认信息的连接请求的最大值。对于有128MB内存的系统而言，此参数的默认值是1024，对小内存的系统则是128。
 net.ipv4.tcp_synack_retries参数的值决定了内核放弃连接之前发送SYN+ACK包的数量。
 net.ipv4.tcp_syn_retries选项表示在内核放弃建立连接之前发送SYN包的数量。
 net.ipv4.tcp_fin_timeout选项决定了套接字保持在FIN-WAIT-2状态的时间。默认值是60秒。正确设置这个值非常重要，有时候即使一个负载很小的Web服务器，也会出现因为大量的死套接字而产生内存溢出的风险。
 net.ipv4.tcp_keepalive_time选项表示当keepalive启用的时候，TCP发送keepalive消息的频度。默认值是2（单位是小时）。

❼ 嵌入式系统Linux内核开发实战指南的目录

第1部分 嵌入式系统硬件开发
第1章 嵌入式系统概述 2
这一章对嵌入式系统的概念及其特点和应用作了概括介绍，笔者根据自己多年的经验阐述了对嵌入式系统的理解，并对一些常见的嵌入式处理器的硬件数据进行了比较。
1.1 嵌入式系统概念 2
1.2 嵌入式处理器 3
1.3 嵌入式系统应用 4
1.4 嵌入式系统发展 4
1.5 一些嵌入式处理器的硬件特性比较 5
第2章 ARM处理器概述 16
为了使本书内容完整，从第2章到第7章中的内容大部分是笔者阅读《ARM体系结构与编程》（详情参见附录中的参考文献）的笔记和心得，把与嵌入式系统开发和Linux内核密切相关的硬件知识进行了概括和整理，本章主要介绍了ARM处理器的特点、ARM处理器的体系架构版本和ARM处理器系列。
2.1 ARM发展历程 16
2.2 ARM处理器特点 17
2.3 ARM处理器应用 17
2.4 ARM体系架构 18
2.4.1 ARM体系架构版本 18
2.4.2 ARM体系架构变种（Variant） 20
2.4.3 ARM体系架构版本命名格式 22
2.5 ARM处理器 22
2.5.1 ARM7系列处理器 23
2.5.2 ARM9系列处理器 24
2.5.3 ARM9E系列处理器 24
2.5.4 ARM10E系列处理器 25
2.5.5 SecurCore系列处理器 25
2.5.6 StrongARM处理器 26
2.5.7 Xscale处理器 26
第3章 ARM指令及其寻址方式 27
本章主要介绍了ARM处理器的指令和寻址方式以及ARM汇编伪指令，这是做ARM处理器应用系统底层软件开发必备的知识。
3.1 ARM处理器的程序状态寄存器（PSR） 27
3.2 ARM指令的条件码 28
3.3 ARM指令介绍 29
3.3.1 跳转指令 29
3.3.2 数据处理指令 30
3.3.3 乘法指令 31
3.3.4 杂类算术指令 32
3.3.5 状态寄存器访问指令 32
3.3.6 Load/Store内存访问指令 33
3.3.7 批量Load/Store内存访问指令 34
3.3.8 LDREX和STREX指令 35
3.3.9 信号量操作指令 37
3.3.10 异常中断产生指令 37
3.3.11 ARM协处理器指令 37
3.4 ARM指令寻址方式 39
3.4.1 数据处理指令的操作数的寻址方式 39
3.4.2 字及无符号字节的Load/Store指令的寻址方式 43
3.4.3 杂类Load/Store指令的寻址方式 47
3.4.4 批量Load/Store指令的寻址方式 49
3.4.5 协处理器Load/Store指令的寻址方式 51
3.4.6 ARM指令的寻址方式总结 52
3.5 ARM汇编伪操作（Directive） 53
3.5.1 符号定义伪操作 54
3.5.2 数据定义伪操作 54
3.5.3 汇编控制伪操作 56
3.5.4 栈中数据帧描述伪操作 57
3.5.5 信息报告伪操作 57
3.5.6 其他伪操作 58
3.6 ARM汇编伪指令 59
3.7 Thumb指令介绍 60
第4章 ARM处理器内存管理单元（MMU） 61
本章主要介绍了ARM处理器内存管理单元（MMU）的工作原理，Linux内存管理功能是通过处理器硬件MMU实现的，在没有MMU的处理器系统中，Linux只能工作在物理地址模式，没有虚拟（线性）地址空间的概念。
4.1 ARM处理器中CP15协处理器的寄存器 61
4.1.1 访问CP15寄存器的指令 61
4.1.2 CP15寄存器介绍 62
4.2 MMU简介 70
4.3 系统访问存储空间的过程 71
4.3.1 使能MMU时的情况 71
4.3.2 禁止MMU时的情况 71
4.3.3 使能/禁止MMU时应注意的问题 72
4.4 ARM处理器地址变换过程 72
4.4.1 MMU的一级映射描述符 73
4.4.2 MMU的二级映射描述符 74
4.4.3 基于段的地址变换过程 75
4.4.4 粗粒度大页地址变换过程 75
4.4.5 粗粒度小页地址变换过程 76
4.4.6 细粒度大页地址变换过程 76
4.4.7 细粒度小页地址变换过程 77
4.4.8 细粒度极小页地址变换过程 77
4.5 ARM存储空间访问权限控制 78
4.6 TLB操作 79
4.6.1 使TLB内容无效 79
4.6.2 锁定TLB内容 79
4.6.3 解除TLB中被锁定的地址变换条目 80
4.7 存储访问失效 80
4.7.1 MMU失效（MMU Fault） 80
4.7.2 外部存储访问失效（External Abort） 81
第5章 ARM处理器的Cache和Write Buffer 82
本章主要介绍了ARM处理器高速缓存（Cache）和写缓存（Write Buffer）的工作原理，使读者了解如何提高处理器的性能。
5.1 Cache和Write Buffer一般性介绍 82
5.1.1 Cache工作原理 82
5.1.2 地址映像方式 83
5.1.3 Cache写入方式原理简介 84
5.1.4 关于Write-through和Write-back 85
5.1.5 Cache替换策略 86
5.1.6 使用Cache的必要性 87
5.1.7 使用Cache的可行性 87
5.2 ARM处理器中的Cache和Write Buffer 88
5.2.1 基本概念 88
5.2.2 Cache工作原理 88
5.2.3 Cache地址映射和变换方法 89
5.2.4 Cache分类 90
5.2.5 Cache替换算法 91
5.2.6 Cache内容锁定 91
5.2.7 MMU映射描述符中B位和C位的含义 92
5.2.8 Cache和Writer Buffer编程接口 93
5.3 ARM处理器的快速上下文切换技术 94
5.3.1 FCSE概述 94
5.3.2 FCSE原理 94
5.3.3 FCSE编程接口 95
第6章 ARM处理器存储访问一致性问题 97
本章介绍了在支持MMU、Cache和DMA的系统中可能出现的存储访问一致性问题，以及Linux中解决类似问题的方法。
6.1 存储访问一致性问题介绍 97
6.1.1 地址映射关系变化造成的数据不一致性 97
6.1.2 指令cache的数据不一致性问题 98
6.1.3 DMA造成的数据不一致问题 99
6.1.4 指令预取和自修改代码 99
6.2 Linux中解决存储访问一致性问题的方法 99
第7章 ARM处理器工作模式与异常中断处理 101
本章主要介绍了ARM处理器的工作模式和异常中断处理过程，这是ARM处理器系统启动程序编写者或Bootloader开发人员的必备知识。
7.1 ARM处理器工作模式 101
7.2 ARM处理器异常中断向量表和优先级 103
7.3 ARM处理器异常中断处理 104
7.3.1 进入异常中断处理 104
7.3.2 退出异常中断处理 105
7.4 ARM处理器的中断（IRQ或FIQ） 109
第8章 ARM处理器启动过程 110
本章根据笔者的开发经验介绍了ARM处理器系统的启动过程以及编写ARM处理器系统启动程序需要注意的事项。
8.1 ARM处理器上电/复位操作 110
8.2 ARM处理器系统初始化过程 111
8.3 ARM处理器系统初始化编程注意事项 111
第9章 嵌入式系统设计与调试 113
本章根据笔者10多年的开发经验介绍了嵌入式系统的设计流程和调试方法，列举了大量笔者工作中碰到的实际案例。本章内容对于嵌入式系统硬件开发和调试有较高的参考、指导价值。
9.1 嵌入式系统设计流程 113
9.2 嵌入式系统硬件原理设计与审核 114
9.3 硬件设计工具软件 117
9.4 嵌入式系统调试仿真工具 117
9.5 嵌入式系统调试诊断方法 118
第10章 自制简易JTAG下载烧写工具 123
本章根据笔者自己制作简易JTAG线缆的经验，介绍了简易JTAG线缆的硬件原理和软件流程，这是初学者必备的最廉价的工具，必须掌握。
10.1 JTAG简介 123
10.1.1 一些基本概念 124
10.1.2 JTAG接口信号 124
10.1.3 TAP控制器的状态机 125
10.1.4 JTAG接口指令集 129
10.2 简易JTAG线缆原理 130
10.2.1 PC并口定义 130
10.2.2 PC并口的寄存器 131
10.2.3 简易JTAG线缆原理图 133
10.2.4 简易JTAG线缆烧写连接图（见图10-5） 134
10.3 简易JTAG烧写代码分析 135
10.3.1 简易JTAG烧写程序（flashp）使用说明 135
10.3.2 flash与CPU连接及flash属性描述文件 136
10.3.3 简易JTAG烧写程序的执行逻辑和流程 138
第2部分 Linux内核开发初步
第11章 Bootloader 142
本章根据笔者的工作经验介绍了流行的几种Bootloader、Bootloader应该具备的基本功能以及Bootloader的裁剪与移植。
11.1 Bootloader的任务和作用 142
11.2 各种各样的Bootloader 143
11.3 Bootloader编译环境 144
11.4 Bootloader的移植与裁减 145
11.5 编译Bootloader 145
11.6 烧写Bootloader 146
11.7 Bootloader使用举例 148
11.8 Bootloader修改举例 149
第12章 创建嵌入式Linux开发环境 151
本章介绍了如何创建嵌入式系统Linux内核交叉开发环境，本章和后续3章的内容是嵌入式系统Linux内核开发的基础，必须掌握。
12.1 安装Linux host 151
12.2 在虚拟机中安装Linux host 152
12.3 安装Linux交叉编译环境 157
12.4 在主机上设置TFTP Server 160
12.5 在主机上设置DHCP Server 161
12.6 在主机上设置Telnet server 161
12.7 在开发过程中使用NFS 162
12.8 设置超级终端 163
第13章 编译Linux内核 166
本章介绍了Linux内核的配置和编译方法。
13.1 获取Linux内核源代码 166
13.2 Linux内核目录结构 166
13.3 配置Linux内核 167
13.4 编译Linux内核 168
第14章 创建Linux根文件系统 170
本章介绍了Linux的根文件系统的结构以及创建根文件系统的方法。
14.1 根文件系统概述 170
14.2 根文件系统目录结构 171
14.3 获取根文件系统组件源代码 171
14.4 编译根文件系统源代码 171
14.5 创建一个32MB的RAMDISK根文件系统 173
14.6 在根文件系统中添加驱动模块或者应用程序 173
第15章 固化Linux内核和根文件系统 174
本章介绍了固化（烧写）Linux内核和根文件系统的方法。
第16章 关于Clinux 176
本章简要介绍了Clinux与标准Linux的区别。
16.1 Clinux简介 176
16.2 Clinux源代码目录结构 177
16.3 Clinux与标准Linux的区别 178
16.4 编译Clinux 179
第3部分 Linux 2.6内核原理
第17章 Linux 2.6.10@ARM启动过程 182
本章以start_kernel()和init()函数中调用到的函数说明的方式，介绍了从Linux汇编代码入口到init内核进程最后调用用户空间init命令的Linux整个启动过程。本章内容是笔者第一次阅读Linux内核源代码时对这些函数的注释，仅供读者了解start_kernel()和init()函数中调用到的每个函数的大致功能时使用。
17.1 Linux 2.6.10中与ARM处理器平台硬件相关的结构和全局变量 182
17.1.1 相关数据结构 182
17.1.2 相关全局变量 187
17.2 Linux汇编代码入口 189
17.3 Linux汇编入口处CPU的状态 189
17.4 start_kernel()函数之前的汇编代码执行过程 190
17.5 start_kernel()函数中调用的函数介绍 192
17.5.1 lock_kernel()函数 192
17.5.2 page_address_init()函数 192
17.5.3 printk(linux_banner) 193
17.5.4 setup_arch(&command_line)函数 193
17.5.5 setup_per_cpu_areas()函数 198
17.5.6 smp_prepare_boot_cpu()函数 199
17.5.7 sched_init()函数 199
17.5.8 build_all_zonelists()函数 200
17.5.9 page_alloc_init()函数 200
17.5.10 printk(Kernel command line: %s , saved_command_line) 201
17.5.11 parse_early_param()函数 201
17.5.12 parse_args()函数 201
17.5.13 sort_main_extable()函数 202
17.5.14 trap_init()函数 202
17.5.15 rcu_init()函数 202
17.5.16 init_IRQ()函数 203
17.5.17 pidhash_init()函数 203
17.5.18 init_timers()函数 203
17.5.19 softirq_init()函数 204
17.5.20 time_init()函数 204
17.5.21 console_init()函数 205
17.5.22 profile_init()函数 206
17.5.23 local_irq_enable()函数 207
17.5.24 vfs_caches_init_early()函数 207
17.5.25 mem_init()函数 208
17.5.26 kmem_cache_init()函数 210
17.5.27 numa_policy_init()函数 225
17.5.28 calibrate_delay()函数 227
17.5.29 pidmap_init()函数 228
17.5.30 pgtable_cache_init()函数 229
17.5.31 prio_tree_init()函数 229
17.5.32 anon_vma_init()函数 229
17.5.33 fork_init(num_physpages)函数 229
17.5.34 proc_caches_init()函数 230
17.5.35 buffer_init()函数 231
17.5.36 unnamed_dev_init()函数 231
17.5.37 security_init()函数 231
17.5.38 vfs_caches_init(num_physpages)函数 232
17.5.39 radix_tree_init()函数 237
17.5.40 signals_init()函数 237
17.5.41 page_writeback_init()函数 237
17.5.42 proc_root_init()函数 238
17.5.43 check_bugs()函数 240
17.5.44 acpi_early_init()函数 244
17.5.45 rest_init()函数 244
17.6 init()进程执行过程 265
17.6.1 smp_prepare_cpus(max_cpus)函数 265
17.6.2 do_pre_smp_initcalls()函数 265
17.6.3 fixup_cpu_present_map()函数 267
17.6.4 smp_init()函数 267
17.6.5 sched_init_smp()函数 268
17.6.6 populate_rootfs()函数 268
17.6.7 do_basic_setup()函数 283
17.6.8 sys_access()函数 292
17.6.9 free_initmem()函数 301
17.6.10 unlock_kernel()函数 301
17.6.11 numa_default_policy()函数 302
17.6.12 sys_p()函数 302
17.6.13 execve()函数 302
第18章 Linux内存管理 305
从本章开始，笔者将带领读者走进神秘的Linux内核世界。笔者在阅读内核源代码以及两本相关参考书（见参考文献）的基础上，以自己的理解和语言总结概括了Linux内核每个组件的原理。笔者对与每个内核组件相关的关键数据结构和全局变量作了尽量详尽的说明，并且对核心函数进行了详细注释，在向读者灌输理论知识的同时引导读者自己去阅读、分析Linux内核源代码。本章讲解了Linux内核第一大核心组件“内存管理”的原理和实现内幕。
18.1 Linux内存管理概述 305
18.1.1 Linux内存管理的一些基本概念 305
18.1.2 内存管理相关数据结构 309
18.1.3 内存管理相关宏和全局变量 330
18.1.4 Linux内存管理的任务 341
18.1.5 Linux中的物理和虚拟存储空间布局 341
18.2 为虚拟（线性地址）存储空间建立页表 345
18.3 设置存储空间的访问控制属性 348
18.4 Linux中的内存分配和释放 350
18.4.1 在系统启动初期申请内存 350
18.4.2 系统启动之后的内存分配与释放 360
第19章 Linux进程管理 480
本章讲解了Linux内核第二大核心组件“进程管理”的原理和实现内幕。
19.1 进程管理概述 480
19.1.1 进程相关概念 480
19.1.2 进程分类 481
19.1.3 0号进程 481
19.1.4 1号进程 481
19.1.5 其他一些内核线程 482
19.1.6 进程描述符（struct task_struct） 482
19.1.7 进程状态 482
19.1.8 进程标识符（PID） 483
19.1.9 current宏定义 484
19.1.10 进程链表 484
19.1.11 PID hash表和链表 485
19.1.12 硬件上下文（Hardware Context） 485
19.1.13 进程资源限制 485
19.1.14 进程管理相关数据结构 486
19.1.15 进程管理相关宏定义 502
19.1.16 进程管理相关全局变量 514
19.2 进程管理相关初始化 520
19.3 进程创建与删除 529
19.4 进程调度 551
19.4.1 进程类型 553
19.4.2 进程调度类型 554
19.4.3 基本时间片计算方法 555
19.4.4 动态优先级算法 556
19.4.5 交互式进程 556
19.4.6 普通进程调度 557
19.4.7 实时进程调度 557
19.4.8 进程调度函数分析 558
19.5 进程切换 576
19.6 用户态进程间通信 581
19.6.1 信号（Signal） 581
19.6.2 管道（pipe）和FIFO（命名管道） 627
19.6.3 进程间通信原语（System V IPC） 641
第20章 Linux文件管理 651
本章讲解了Linux内核第三大核心组件“文件系统”的原理和实现内幕。
20.1 文件系统概述 651
20.1.1 Linux文件管理相关概念 652
20.1.2 Linux文件管理相关数据结构 657
20.1.3 Linux文件管理相关宏定义 682
20.1.4 Linux文件管理相关全局变量 691
20.2 文件管理相关初始化 699
20.3 文件系统类型注册 711
20.4 挂接文件系统 712
20.5 文件系统类型超级块读取 730
20.5.1 get_sb_single()通用超级块读取函数 731
20.5.2 get_sb_nodev()通用超级块读取函数 737
20.5.3 get_sb_bdev()通用超级块读取函数 738
20.5.4 get_sb_pseudo()通用超级块读取函数 740
20.6 路径名查找 747
20.7 访问文件操作 759
20.7.1 打开文件 759
20.7.2 关闭文件 766
20.7.3 读文件 768
20.7.4 写文件 785
20.8 异步I/O系统调用 792
20.9 Linux特殊文件系统 792
20.9.1 rootfs文件系统 793
20.9.2 sysfs文件系统 797
20.9.3 devfs设备文件系统 800
20.9.4 bdev块设备文件系统 803
20.9.5 ramfs文件系统 804
20.9.6 proc文件系统 804
20.10 磁盘文件系统 813
20.10.1 ext2文件系统相关数据结构 813
20.10.2 ext2文件系统磁盘分区格式 819
20.10.3 ext2文件系统的各种文件 820
20.10.4 创建ext2文件系统 821
20.10.5 ext2文件系统的操作方法 822
20.11 关于initramfs 824
20.11.1 initramfs概述 824
20.11.2 initramfs与initrd的区别 824
20.11.3 initramfs相关全局变量 825
20.11.4 initramfs被编译链接的位置 825
20.11.5 initramfs文件的生成过程 825
20.11.6 initramfs二进制文件格式说明（cpio格式） 828
20.11.7 initramfs二进制文件和列表文件对照示例 829
20.11.8 initramfs利弊 830
20.12 关于initrd 830
20.12.1 initrd概述 830
20.12.2 initrd相关全局变量 831
20.13 关于gzip压缩文件 832
第21章 Linux模块设计 834
本章讲解了Linux内核模块程序与应用程序的区别以及如何编写和加载Linux内核模块程序。
21.1 Linux模块设计概述 834
21.2 Linux的内核空间和用户空间 834
21.3 内核模块与应用程序的区别 835
21.4 编译模块 837
21.5 装载和卸载模块 837
21.6 模块层叠 838
21.7 模块版本依赖 839
21.8 模块编程示例 839
第22章 Linux系统异常中断管理 841
本章讲解了Linux内核如何管理系统异常中断以及Linux系统调用的实现内幕。
22.1 Linux异常中断处理 841
22.2 指令预取和数据访问中止异常中断处理 849
22.2.1 指令预取中止异常中断处理 850
22.2.2 数据访问中止异常中断处理 858
22.3 Linux中断处理 863
22.3.1 内核模式下的中断处理 863
22.3.2 用户模式下的中断处理 867
22.4 从中断返回 868
22.5 Linux中断管理 869
22.5.1 Linux中断管理相关数据结构与全局变量 870
22.5.2 Linux中断管理初始化 872
22.5.3 安装和卸载中断处理程序 874
22.5.4 使能和禁止中断 878
22.6 Linux系统调用 880
22.6.1 Linux系统调用内核实现过程 880
22.6.2 从系统调用返回 889
22.6.3 Linux系统调用用户程序接口函数 890
22.6.4 Linux系统调用用户接口函数与内核实现函数之间参数传递 899
第23章 Linux软中断和工作队列 901
本章讲解了Linux内核中的两种延迟处理机制“软中断”和“工作队列”的原理和实现。
23.1 概述 901
23.2 Linux软中断 902
23.2.1 软中断相关数据结构和全局变量 903
23.2.2 软中断初始化 904
23.2.3 软中断的核心操作函数do_softirq() 908
23.2.4 软中断看护进程执行函数ksoftirqd() 912
23.2.5 如何使用软中断 913
23.3 Linux工作队列 918
23.3.1 Linux工作队列相关数据结构和全局变量 918
23.3.2 Linux工作队列初始化 921
23.3.3 将工作加入到工作队列中 924
23.3.4 工作者进程执行函数worker_thread() 928
23.3.5 使用Linux工作队列 931
第24章 Linux并发与竞态 933
本章讲解了Linux内核同步机制，包括几种锁定技术以及免锁算法。
24.1 并发与竞态概述 933
24.1.1 Linux中的并发源 934
24.1.2 竞态可能导致的后果 934
24.1.3 避免竞态的规则 934
24.2 消除竞态的“锁定”技术 935
24.2.1 信号量（semphore）和互斥体（mutual exclusion） 935
24.2.2 读写信号量（rw_semaphore） 938
24.2.3 完成量（completion） 941
24.2.4 自旋锁（spinlock_t） 942
24.2.5 读写自旋锁（rwlock_t） 946
24.2.6 使用“锁定”技术的注意事项 949
24.3 消除竞态的非“锁定”方法 949
24.3.1 免锁算法 949
24.3.2 原子操作 950
24.3.3 位操作 951
24.3.4 顺序锁 952
24.3.5 读-复制-更新（Read-Copy-Update，RCU） 954
第25章 Linux设备驱动程序 958
本章讲解了Linux内核第四大核心组件“设备驱动”的原理和实现内幕。同时还总结归纳了编写各种设备驱动程序的方法和步骤。
25.1 设备驱动程序概述 958
25.1.1 设备驱动程序组成部分 959
25.1.2 设备号 959
25.1.3 设备文件 960
25.1.4 编写设备驱动程序的关键 961
25.2 字符设备驱动程序 961
25.2.1 字符设备相关数据结构 961
25.2.2 字符设备相关全局变量 963
25.2.3 字符设备驱动程序全局初始化 963
25.2.4 为字符设备分配设备号 964
25.2.5 注册字符设备驱动程序 968
25.2.6 字符设备的操作方法 971
25.2.7 用户对字符设备驱动程序的调用过程 972
25.2.8 如何编写字符设备驱动程序 974
25.2.9 关于TTY设备驱动程序 974
25.2.10 控制台设备驱动程序 975
25.3 块设备驱动程序 986
25.3.1 块设备相关数据结构 986
25.3.2 块设备相关宏定义 997
25.3.3 块设备相关全局变量 999
25.3.4 块设备驱动程序全局初始化 1004
25.3.5 为块设备分配主设备号 1006
25.3.6 注册块设备驱动程序 1009
25.3.7 块设备驱动程序的操作方法 1017
25.3.8 调用块设备驱动程序过程 1017
25.3.9 I/O调度 1031
25.3.10 如何编写块设备驱动程序 1032
25.4 网络设备驱动程序 1033
25.4.1 网络设备驱动程序概述 1033
25.4.2 网络设备相关数据结构 1034
25.4.3 网络设备相关宏定义 1044
25.4.4 网络设备相关全局变量 1045
25.4.5 创建net_device结构 1046
25.4.6 注册网络设备 1048
25.4.7 网络设备的操作方法 1050
25.4.8 网络设备中断服务程序 1051
25.4.9 如何编写网络设备驱动程序 1051
25.5 PCI设备驱动程序 1052
25.5.1 PCI接口定义 1053
25.5.2 PCI设备的三个地址空间 1057
25.5.3 PCI总线仲裁 1058
25.5.4 PCI设备编号 1059
25.5.5 如何访问PCI配置空间 1059
25.5.6 如何配置PCI设备 1061
25.5.7 PCI驱动程序相关数据结构 1062
25.5.8 PCI驱动程序相关宏定义 1068
25.5.9 PCI驱动程序相关全局变量 1068
25.5.10 Bootloader和内核做的事 1069
25.5.11 PCI驱动程序注册 1069
25.5.12 PCI驱动程序接口函数 1071
25.5.13 如何编写PCI驱动程序 1072
第4部分 Linux内核开发高级指南
第26章 Linux系统参数设置 1076
从本章开始的后续章节主要讲解了比较高级或者平时较少关注的Linux内核方面的知识，本章讲解了Linux中的4种系统参数格式和设置方法。
26.1 旗语系统参数（tag） 1076
26.1.1 与旗语系统参数相关数据结构和全局变量 1076
26.1.2 旗语系统参数说明 1082
26.1.3 旗语系统参数设置方法 1084
26.2 前期命令行设置的系统参数 1084
26.2.1 与前期命令行系统参数相关数据结构和全局变量 1084
26.2.2 前期命令行设置的系统参数说明 1085
26.2.3 前期命令行系统参数设置方法 1086
26.2.4 如何添加自己的前期命令行设置的系统参数 1087
26.3 老式命令行系统参数 1087
26.3.1 与老式命令行系统参数相关数据结构和全局变量 1087
26.3.2 老式命令行设置的系统参数说明 1088
26.3.3 老式命令行设置的系统参数设置方法 1089
26.3.4 如何添加自己的老式命令行设置的系统参数 1089
26.4 命令行系统参数 1089
26.4.1 与命令行系统参数相关数据结构和全局变量 1089
26.4.2 命令行设置的系统参数说明 1090
26.4.3 命令行设置的系统参数设置方法 1090
第27章 Linux内核调试 1091
本章介绍了Linux内核的调试方法。
27.1 打开Linux内核及其各模块自带的调试开关 1091
27.2 内核剖析（Profiling） 1093
27.3 通过打印调试（printk） 1095
27.3.1 关于printk() 1095
27.3.2 内核信息级别 1096
27.3.3 打印速度限制 1097
27.3.4 控制台重定向 1098
27.4 使用proc文件系统调试 1098
27.5 oops消息 1098
27.6 通过跟踪命令strace调试 1099
27.7 使用gdb、kdb、kgdb调试 1099
第28章 Linux内核移植 1101
本章介绍了Linux内核的移植方法。
第29章 Linux内核优化 1104
本章介绍了Linux内核的优化方法。
29.1 编译优化 1104
29.2 根据CPU特性进行优化 1105
29.3 对内核进行裁减 1105
29.4 优化系统内存配置 1106
29.5 优化系统启动过程以缩减系统启动时间 1106
29.6 内存映射优化 1107
29.7 工具软件辅助优化 1107
第30章 Linux定时器 1109
本章介绍了Linux内核的软件定时器。
30.1 定时器相关数据结构 1109
30.2 定时器相关宏定义 1111
30.3 定时器相关全局变量 1112
30.4 定时器和时钟初始化 1113
30.5 获取系统时间 1114
30.6 延迟函数 1115
30.7 与定时器相关系统调用 1115
30.8 使用定时器方法 1116
第31章 杂项 1117
本章介绍了PER_CPU变量以及Linux中的数据类型定义。
31.1 per_cpu变量 1117
31.2 Linux中的数据类型定义 1118
第32章 编译链接文件说明 1119
本章注释了ARM处理器系统中Linux内核的链接文件，以帮助读者了解编译出来的Linux内核各区段在内存中的存放位置。
参考文献 1125