kill -9不管用

Linux环境下很多时候需要杀死一个进程，一般kill -9 pid发送SIGKILL信号给该进程即可，该信号的默认行为就是终止进程，而且不可能捕获这个信号，
但是有些时候这个发了这个命令还是没有杀死进程，到底有哪些情况呢？

1. 没有权限(这个很容易想到)；
2. init进程,root也杀不死；
3. D状态的进程，这种状态的进程一般正在进行系统调用，如读磁盘IO，对于的内核的TASK_UNINTERRUPTIBLE状态；
4. 僵尸进程, 在父进程调用waitpid()读取退出状态之前会一直存在，如果父进程忘记调用waitpid()会耗费系统资源。

调试

调试是编程的必备技能，工作两个月来主要就是学习如何调试内核，定位bug。

1. 内核调试

• Kdump：基于 kexec 的内存转储工具,Core dump不管是用户程序还是内核都会产生。
• crash工具：内存转储分析工具
  crash和gdb结合，可以方便地进行调试，特别是在开发和调试自己的内核模块时，可以编写gdb脚本简化很多操作。

内核调试的一种方式是利用printk()函数打印信息来调试，该函数提供了不同的日志级别，定义在linux/kern_levels.h

linux提供syslog方便用户空间查看日志信息，通过klogd和syslogd守护进程工作，相关文件：/proc/kmsg、/var/log/messages，通过/etc/syslog.conf可以指定日志输出文件，通过dmesg命令可以查看相关日志。

文件/proc/kallsyms存放了内核镜像中符号与对应地址的映射关系，和System.map类似，但是/proc/kallsyms是当前正在运行的内核的符号，还包含动态加载的模块的符号，但是要注意编译时开启CONFIG_KALLSYMS、CONFIG_KALLSYMS_ALL选项。

拓展阅读：

• 深入探索 Kdump系列
• 使用 Crash 工具分析 Linux dump 文件

2. 可移植性

Linux是一个可移植性非常好的操作系统。

Linux支持很多体系结构:List of Linux-supported computer architectures

• 字长和数据类型
• 数据对齐
• 字节顺序
  • 理解字节序
  • 深入理解字节，字节序与字节对齐
• 内核patch

设备与模块

1. 设备类型

在所有类Unix系统中设备也被当做文件对待，称作设备文件。而且成了几类：块设备、字符设备、网络设备、伪设备等。

• 块设备blkdev：可以寻址、可以随机访问、以块为单位，如硬盘。
• 字符设备cdev：不可寻址、顺序访问，如键盘、鼠标。
• 网络设备：通过一个物理适配器和一种特定协议提供对网络的访问。

页高速缓存和页回写

页高速缓存为了减少对磁盘的I/O操作，将磁盘数据缓存在物理内存中，提高访问速度。

• 访问内存的速度比访问硬盘速度快几个数量级
• 局部性原理

1. 缓存方法

页高速缓存由内存中的物理页面组成，对应磁盘上的物理块。

写缓存策略：

• Write-through: write is done synchronously both to the cache and to the backing store.
• Write-back (also called write-behind): initially, writing is done only to the cache. The write to the backing store is postponed until the cache blocks containing the data are about to be modified/replaced by new content.

缓存回收策略

• Least Recently Used
• The Two-List Strategy(LRU/K)

Page replacement algorithm

进程地址空间

Linux采用虚拟化内存技术，系统中所有的进程之间以虚拟方式共享内存。通过虚拟化技术一个进程看起来可以拥有整个物理内存，拥有比物理内存大的地址空间，

1. 地址空间

进程地址空间指进程可寻址的虚拟内存组成的虚拟地址空间。每个进程都有一个32位或64位的Flat 地址空间，flat指地址空间范围是一个独立连续的空间。

内存地址是一个给定的值，它要在地址空间范围内，一个进程的可寻址空间为4G(32位机器)，但是进程只能访问有效的内存区域内的内存地址，一个进程的地址空间被分成了各种内存区域，如代码段、数据段、堆栈段等。
Region-based memory management

块I/O层

系统中能够随机(不需要按顺序)访问固定大小数据片(chunks)的硬件设备称为块设备，这些固定大小的数据片就称作块，硬盘是最常见的块设备。

如果一个硬件设备是以字符流(顺序访问)的方式被访问，就归于字符设备；如果一个设备是随机访问的，它就属于块设备。

1.块设备

块设备中最小可寻址单元是扇区，扇区的大小是设备的物理属性。

块是文件系统的一种抽象，物理磁盘寻址按照扇区进行，但内核执行的所有磁盘操作是按照块进行。因为扇区是设备的最小可寻址单元，所以块不能比扇区还小，只能数倍于扇区。内核要求块的大小是2的幂，不能超过一个页的大小。所以通常块大小为512字节、1KB、4KB，即扇区:块=1：N。

扇区称硬扇区或设备块；块有时称文件块或I/O块。

扩展阅读:Device file

1. 虚拟文件系统VFS

虚拟文件系统是Linux内核为支持各种文件系统，在用户进程和文件系统实现之间引入的一个软件抽象层——Virtual File System，仅存在于内存中。

“一切皆文件”是Unix/Linux的设计哲学之一，Linux将普通文件、目录、字符设备、块设备、套接字等都看做文件，主要是他们的操作是一套统一的接口——知乎相关问题:如何理解「In UNIX, everything is a file」？

内存管理

1. 内核如何管理内存

1.1 页

内核把物理页作为内存管理的基本单位，MMU通常以页(page)为单位进行处理，页表页表就是这个意思

内核用struct page结构代表系统中的每个物理页：linux/mm_types.h

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struct page {
    unsigned long   flags;
    atomic_t        _count;
    atomic_t        mapcount;
    unsigned long   private;
    struct address_space *mapping;
    pgoff_t         index;
    struct list_head lru;
    void             *virtual;
};

• flags域用来存放页的状态，定义在

定时器和时间管理

内核中大量函数是基于时间驱动的，如定期执行的函数，定时执行的函数。系统定时器是一种可编程硬件芯片，它能以固定频率产生中断——定时中断。

1. 内核中的时间

内核必须在硬件帮助下才能计算和管理时间，硬件为内核提供一个系统定时器用来计算流逝的时间，系统定时器以某种频率自行触发时钟中断，该频率可以编程预定，称作节拍率(tick rate)，发生时钟中断时内核会调用特殊的中断处理程序。

节拍率可以编程控制，那么两次连续时钟中断的间隔也可以得到，这个间隔称为节拍(tick)，等于1/(tick rate)秒。

内核靠这种已知时钟中断间隔计算实际时间和系统运行时间。

内核同步方法

Linux内核提供了一组相当完备调度同步方法。

1. 原子操作

原子操作可以保证指令以原子方式执行——执行过程不被打断。

内核提供了两组原子操作接口：一组针对整数进行操作，一组针对单独的位进行操作。