Research & Innovation

Linux内核初始化时如何切换到64位模式

Jun22
2011 Written by chen
Linux内核初始化时如何切换到64位模式

Linux内核初始化时，最初工作在CPU实地址模式下，然后进入保护模式。那么内核代码在哪里进入初始化CPU，让进入64位（x86_64）模式？ Intel 64 CPU中，支持IA-32和IA-32e两种模式，如下图。IA-32e模式就是支持64位程序运行，也支持传统的32位程序运行。在Linux内核初始化时，要进入64位模式，就是进入Intel CPU的IA-32e模式。 本文以内核源码2.6.32-71.el6为例，切换到64位CPU模式源码在arch/x86/boot/compressed/head_64.S中。对于下面的设置步骤理解，可参考《Intel 64 and IA-32 Architectures Software Developer’s ManualVolume 3 (3A & 3B) System Programming Guide March 2011》. 这里补充一下IA32_EFER寄存器的含义。IA32_EFER寄存器是Intel CPU中的其中一个MSR（Model-Specific Registers）。在读写这个MSR寄存器之前，必须要先通过CPUID指令来确认这个寄存器是否存在。 00100: / * 00101: * Prepare for entering 64 bit mode 00102: */ 00103: 00104: / * Load new GDT with the 64bit segments using 32bit descriptor */ 00105: leal […]

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x86/x86_64 CPU内存管理寄存器

Jun21
2011 Written by chen
x86/x86_64 CPU内存管理寄存器

x86/x86_64处理器提供了4个内存管理寄存器（Memory Management Registers）：GDTR、LDTR、IDTR和TR。如下图所示。   Global Descriptor Table Register（GDTR） GDTR寄存器保存GDT的基址和表限（table limit）。基址是GDT的第一个字节的地址，表限（table limit）给出表的大小。 指令LGDT和SGDT是分别用来设置和保存GDTR寄存器的值。上电或重启处理器后，基址默认的值为0，表限（table limit）的值为0FFFFH。在保护模式运行前，作为处理器初始化的一部分，必须在GDTR寄存器中设置新的基址。 在Linux地址映射过程中，会用到GDTR寄存器。在此稍微详细介绍一下指令SGDT，即获取GDTR寄存器的值。SGDT指令的操作如下： Operation IF instruction is SGDT IF OperandSize = 16 THEN DEST[0:15] ← GDTR(Limit); DEST[16:39] ← GDTR(Base); (* 24 bits of base address stored *) DEST[40:47] ← 0; ELSE IF (32-bit Operand Size) DEST[0:15] ← GDTR(Limit); DEST[16:47] ← GDTR(Base); (* Full 32-bit […]

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x86/x86_64 CPU控制寄存器（Control Registers）

Jun21
2011 Written by chen
x86/x86_64 CPU控制寄存器（Control Registers）

x86/x86_64 CPU中提供了控制寄存器，来决定CPU的操作模式和当前执行任务的属性。这些寄存器在32位模式下是32bit，在64位模式中，控制寄存器扩展为64位。 CPU架构中共有CR0、CR1、CR2、CR3、CR4、CR8共6个控制寄存器，如下图。 各个控制寄存器的作用如下： CR0：包含当前处理器运行的控制标志。 CR1：保留。 CR2：包含发生页面错误时的线性地址。 CR3：页面目录表（Page Directory Table）的物理地址。 CR4：包含处理器扩展功能的标志位。 CR8：提供对任务优先级寄存器（Task Priority Register）的读写（仅在64位模式下存在）。 对控制寄存器的读写是通过MOV CRn指令来实现 下面代码（注意：本源码是32位系统）可用来读取CRn控制寄存器的值。 #include <linux/module.h> #include <linux/proc_fs.h> static char modname[] = “cr4″; static int cr4; static int my_get_info( char *buf, char **start, off_t off, int count ) { int len = 0; asm(” movl %cr4, %ebx \n movl %ebx, cr4 “); […]

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[转]Intel CPU Power Management Overview

Jun19
2011 Written by chen

Intel处理器电源管理概述PPT，推荐阅读。 •Introduction • Overview of all power states Ø     Global States Ø     Device States Ø     CPU States Ø     PCIe Link PM States Ø     Sleep States Ø     AMT States 点击下载

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[转]CPU C-States Power Saving Modes

Jun19
2011 Written by chen
[转]CPU C-States Power Saving Modes

Everything You Need to Know About the CPU C-States Power Saving Modes   http://www.hardwaresecrets.com/article/Everything-You-Need-to-Know-About-the-CPU-C-States-Power-Saving-Modes/611/1   Introduction In order to save energy when the CPU is idle, the CPU can be commanded to enter a low-power mode. Each CPU has several power modes and they are collectively called “C-states” or “C-modes”. In this tutorial we will […]

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Linux内核模块加载报错”no symbol version for struct_module”解决办法

Jun14
2011 Written by chen

编译iscsi_trgt内核模块后，加载模块失败，提示“Invalid module format“，通过dmesg看到内核打印“no symbol version for struct_module“。 [root@xenserver-chen iscsitarget-1.4.20.2]# insmod /root/iscsitarget-1.4.20.2/kernel/iscsi_trgt.ko insmod: error inserting ‘/root/iscsitarget-1.4.20.2/kernel/iscsi_trgt.ko’: -1 Invalid module format

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Linux内核死锁(deadlock)检测

Jun11
2011 Written by chen
Linux内核死锁(deadlock)检测

业务运行过程中，Linux系统僵死，屏幕无任何有效打印信息，网络中断、键盘鼠标没有任何响应。这种故障现象，可能是因为Linux内核死锁导致。由于无任何有效打印信息，内核日志中也没有记录，就无法定位故障根因。   如何让Linux内核在僵死前打印相关信息，对问题定位尤为关键。其中一个有效手段是打开“Kernel Hacking”选项，然后重新编译内核。 对于Linux内核死锁有帮助的几个配置选项有： [*] Detect Soft Lockups [ ] Panic (Reboot) On Soft Lockups [*] Detect Hung Tasks (120) Default timeout for hung task detection (in seconds) [*] Panic (Reboot) On Hung Tasks [ ] Lock usage statistics [ ] Spinlock debugging: sleep-inside-spinlock checking     下面一个实例是在SLES11.1 2.6.32.12-0.7内核中系统僵死前，检测到内核死锁并panic，打印出了死锁进程和信息。 ftp           D ffff88010d7c5978  4472 22481   […]

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Linux PCI Express配置空间读写内核实现

Jun11
2011 Written by chen

在x86/x86_64 CPU中PCI Express扩展配置空间访问 中，我们分析了PCI-E配置空间是如何映射到物理内存地址空间的。 本文介绍Linux内核是如何读写PCI/PCI-E配置空间，包括传统PCI设备256字节配置空间的访问，和PCI-E扩展配置空间如何访问。 点击阅读详细内容

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Linux内核空间与用户空间

Jun11
2011 Written by chen
Linux内核空间与用户空间

内核空间（Kernel Space）与用户空间（User Space） 内核空间可以访问所有的CPU指令和所有的内存空间、I/O空间。 用户空间只能访问有限的资源，若需要特殊权限，可以通过系统调用获取相应的资源。 用户空间允许页面中断，而内核空间则不允许。 x86 CPU中用户空间是0-3G的地址范围，内核空间是3G-4G的地址范围。x86_64 CPU用户空间地址范围为0x0000000000000000 – 0x00007fffffffffff，内核地址空间为0xffff880000000000~最大地址。 内核空间和用户空间是针对线性地址空间的。 所有内核进（线）程共用一个地址空间，而用户进程都有各自的地址空间。

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x86/x86_64 CPU中PCI Express扩展配置空间访问

Jun10
2011 Written by chen
x86/x86_64 CPU中PCI Express扩展配置空间访问

PCI Express配置空间 PCI-E是用来互联如计算和通信平台应用中外围设备的第三代高性能I/O总线。PCI-E采用了与PCI相同的使用模型和读写（load-store）通信模型，支持各种常见的事务，如存储器读/写、IO读/写和配置读/写事务。其存储器、IO和配置地址空间与PCI的地址空间相同。PCI Express与PCI系统是软件向后兼容的。

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