kk Blog —— 通用基础


date [-d @int|str] [+%s|"+%F %T"]
netstat -ltunp
sar -n DEV 1

linux 下的浮点运算

linux 下的浮点运算

  1. intel 平台下，如果有浮点计算，都会用专门的浮点指令来执行。但是double/float 类型的加减乘除，gcc 是用的一般指令来做的，没有用浮点指令来做。

  2. 还是intel 平台下，一个进程在被cpu调度到之后，运行的第一条浮点指令会触发“no deveice avaible”异常，从而导致执行相应的中断处理程序。后续的不再触发。这个中断处理程序中，一般会做的是，恢复/保存浮点运行相关的环境。如果该时间段内没有浮点操作，那么就不用恢复/保存浮点运行环境，从而减少开销。这也是为什么要设计成这样的原因。

  3. 内核也可以执行浮点操作，只需要调用前后用 kernel_fpu_begin() and kernel_fpu_end() 括起来。但是有可能这个的开销已经超过了用浮点指令带来的便捷。所以内核应该尽量少用浮点操作。

Linux内核与浮点计算

在Linux内核里无法直接进行浮点计算，这是从性能上的考虑，因为这样做可以省去在用户态与内核态之间进行切换时保存/恢复浮点寄存器 FPU的操作，当然，这到底可以提升多少性能我还不得而知，不过就目前而言，Linux内核的确就是这样做的。

比如下面这个测试模块：

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# Makefile
MDIR = $(shell pwd)
ifeq (, $(KSRC))
	KSRC := /usr/src/linux-`uname -r`
endif

ifeq (, $(PROJECT_DIR))
	PROJECT_DIR := $(PWD)/../
endif

module := float_test

obj-m := $(module).o

srcs =  $(wildcard, *.c)

$(module)-objs := $(addsuffix .o, $(basename $(srcs)))

EXTRA_CFLAGS += -g $(FLAG) -I$(PROJECT_DIR)/inc -I${SHAREDHDR} -I$(KERNELHDR) -O2 -D__KERNEL__ -DMODULE $(INCLUDE) -DEXPORT_SYMTAB

TARGET = $(module).ko

all:
	make -C $(KSRC) M=$(MDIR) modules

debug:
	make EXTRA_FLAGS="${EXTRA_CFLAGS} -DDEBUG" -C $(KSRC) M=$(MDIR) modules

clean:
	make -C $(KSRC) M=$(MDIR) clean

install: all
	cp -f $(TARGET) $(INSTALL_DIR)
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/**
 * float_test.c
 */
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/stddef.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <asm/desc.h>

static float float_test(float a, float b)
{
	return a/b;
}

static int __init test_module_init(void)
{
	float_test(1.0, 1.0);
	return 0;
}

static void __exit test_module_fini(void)
{

	//Do Nothing
	return;
}

module_init(test_module_init);
module_exit(test_module_fini);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("lenky0401 at gmail dot com");

编译它将得到如下错误提示：

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[root@localhost t]# make
make -C /usr/src/linux-`uname -r` M=/home/gqk/t modules
make[1]: Entering directory `/usr/src/linux-2.6.38.8'
  CC [M]  /home/gqk/t/float_test.o
/home/gqk/t/float_test.c: In function ‘float_test’:
/home/gqk/t/float_test.c:12: error: SSE register return with SSE disabled
make[2]: *** [/home/gqk/t/float_test.o] Error 1
make[1]: *** [_module_/home/gqk/t] Error 2
make[1]: Leaving directory `/usr/src/linux-2.6.38.8'
make: *** [all] Error 2
[root@localhost t]#

[root@localhost t]# make V=1
make -C /usr/src/linux-`uname -r` M=/home/gqk/t modules
make[1]: Entering directory `/usr/src/linux-2.6.38.8'
test -e include/generated/autoconf.h -a -e include/config/auto.conf || (        \
	echo;                               \
	echo "  ERROR: Kernel configuration is invalid.";       \
	echo "         include/generated/autoconf.h or include/config/auto.conf are missing.";\
	echo "         Run 'make oldconfig && make prepare' on kernel src to fix it.";  \
	echo;                               \
	/bin/false)
mkdir -p /home/gqk/t/.tmp_versions ; rm -f /home/gqk/t/.tmp_versions/*
make -f scripts/Makefile.build obj=/home/gqk/t
  gcc -Wp,-MD,/home/gqk/t/.float_test.o.d  -nostdinc -isystem /usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.4.4/include -I/usr/src/linux-2.6.38.8/arch/x86/include -Iinclude  -include include/generated/autoconf.h -D__KERNEL__ -Wall -Wundef -Wstrict-prototypes -Wno-trigraphs -fno-strict-aliasing -fno-common -Werror-implicit-function-declaration -Wno-format-security -fno-delete-null-pointer-checks -O1 -m64 -mtune=generic -mno-red-zone -mcmodel=kernel -funit-at-a-time -maccumulate-outgoing-args -fstack-protector -DCONFIG_AS_CFI=1 -DCONFIG_AS_CFI_SIGNAL_FRAME=1 -DCONFIG_AS_CFI_SECTIONS=1 -DCONFIG_AS_FXSAVEQ=1 -pipe -Wno-sign-compare -fno-asynchronous-unwind-tables -mno-sse -mno-mmx -mno-sse2 -mno-3dnow -Wframe-larger-than=2048 -fno-omit-frame-pointer -fno-optimize-sibling-calls -g -Wdeclaration-after-statement -Wno-pointer-sign -fno-strict-overflow -fconserve-stack -DCC_HAVE_ASM_GOTO -g -I/home/gqk/t/..//inc -I -I -O2 -D__KERNEL__ -DMODULE -DEXPORT_SYMTAB  -DMODULE  -D"KBUILD_STR(s)=#s" -D"KBUILD_BASENAME=KBUILD_STR(float_test)"  -D"KBUILD_MODNAME=KBUILD_STR(float_test)" -c -o /home/gqk/t/.tmp_float_test.o /home/gqk/t/float_test.c
/home/gqk/t/float_test.c: In function ‘float_test’:
/home/gqk/t/float_test.c:12: error: SSE register return with SSE disabled
make[2]: *** [/home/gqk/t/float_test.o] Error 1
make[1]: *** [_module_/home/gqk/t] Error 2
make[1]: Leaving directory `/usr/src/linux-2.6.38.8'
make: *** [all] Error 2
[root@localhost t]#

注意到其中的gcc编译选项：-mno-sse -mno-mmx -mno-sse2，这几个选项是Linux内核编译模块时自动带上的，就是它们（具体就是-mno-sse）明确禁止了Linux内核无法使用浮点数。

在Linux内核里很少会有使用浮点数的需求，即便是有也大多是通过变通的办法解决，在下面链接里有一些很好的扩展介绍，感兴趣的可以看看：

http://stackoverflow.com/questions/6397430/overhead-of-supporting-floating-point-arithmetic-inside-the-linux-kernel

http://stackoverflow.com/questions/10212892/how-to-avoid-fpu-when-given-float-numbers

http://www.linuxsmiths.com/blog/?p=253

http://blog.csdn.net/vbskj/article/details/38408467

c scanf/fscanf 的%n和%[]使用方法

http://blog.csdn.net/wesweeky/article/details/6439777

一、

%n说明符输出有效字符数量，%n在scanf和printf中都可使用。与%n相对应的形参是一个int类型的指针，%n不影响scanf和printf的返回值。例如：

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scanf("%d %d%n", &i, &j, &k);

如果输入434 6434，则k等于8，而scanf的返回值仍然为2。又如：

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scanf("%c%n", &ch, &k);

输入“sbcdefdg”后，k等于1，而不是8，因为%c只取一个字符，%n输出的是有效字符数量。

%n用在printf函数里，表示输出的字符数量，例如：

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printf("i=%d, j=%d/n%n", i, j, &k);

在i=343、j=123的情况下，k=12，同时%n不影响printf的返回值，其返回值仍然为12，而不是14。

二、

众所周之，scanf以空白字符为定界符，但如果输入的字符串是以其它字符为定界符的，那怎么办？[]就是专门处理这个问题的转换说明符。[]转换说明符可以通过两种方式产生结果字符集，如果第一个[字符右边没有抑扬符（^），那么处于[]之间的字符就是结果字符集，不在其中的可输入字符都作为定界符；如果左边[符号紧靠一个抑扬符（^），那么意义相反，^和]之间的字符是定界符，其余可输入字符是结果字符集。

在使用[]说明符之前，得先明白两个概念：一是扫描列表。扫描列表（scanlist）指的是包含在[和]两个字符之间除紧靠左边[字符的抑扬符之外的字符，例如：

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scanf("%[abcd]", ptr);

abcd组成扫描列表。二是扫描字符集（scanset）。扫描字符集指的是结果字符集，例如上面的例子，结果字符集就是abcd。如果输入一个字符串“cbadkjf”，那么ptr得到的字符串是cbad，kjf三个字符都属于定界符，输入到k字符时输入字符串被截断，kjf三个字符被留在stdin里面。如果带有抑扬符，例如：

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scanf("%[^abcd]", ptr);

扫描列表仍然是abcd，但扫描字符集是除abcd外的可输入字符。如果输入字符串“jksferakjjdf”，ptr得到的字符串是“jksfer”。如果想限制输入字符串的字符数量，可以象s说明符那样，在[]前面使用位域，例如：

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scanf("%10[^abcd]", ptr);

这样结果字符串最多只能包含10个字符（除'/0'字符外）。

[符号可以作为扫描列表中的一个成员，但]字符除紧贴最左边的[字符或抑扬符两种情况外，其余情况下都不会被看作扫描列表的成员。例如“%[]abcd]”或者“%[^]abcd]”，上述两种情况下]字符属于扫描列表的成员，但如果是“%[ab]cd]”，中间的]字符不会被看作扫描列表的成员，而且输入输出的结果会是乱七八糟的。

对于减号-，只有在紧贴[字符或抑扬字符以及作为扫描列表最后一个成员时，-字符才会被视为扫描列表的成员。c标准把其余情况规定为编译器相关的。大多数编译器把这种情况的减号定义为连字符，例如：

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scanf("%[a-zA-Z]", ptr);

那么扫描列表由大小写各26个字母组成。少数编译器仍旧把这种情况下的减号视为扫描列表成员。

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fscanf(fd,"%*[^/n]/n"); // %*是虚读，没有存，只是让指针跳过了这个变量！

sk 的锁，spin_lock_bh、lock_sock

一、修改sk的锁 sk_lock.slock

tcp协议栈对struct sock sk有两把锁，第一把是sk_lock.slock，第二把则是sk_lock.owned。sk_lock.slock用于获取struct sock sk对象的成员的修改权限；sk_lock.owned用于区分当前是进程上下文或是软中断上下文，为进程上下文时sk_lock.owned会被置1，中断上下文为0。

如果是要对sk修改，首先是必须拿锁sk_lock.slock，其后是判断当前是软中断或是进程上下文，如果是进程上下文，那么一般也不能修改sk

中断上下文可以用下面的锁，也就是下面的锁只有 spin_lock

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/* BH context may only use the following locking interface. */
#define bh_lock_sock(__sk)      spin_lock(&((__sk)->sk_lock.slock))
#define bh_lock_sock_nested(__sk) \
				spin_lock_nested(&((__sk)->sk_lock.slock), \
				SINGLE_DEPTH_NESTING)
#define bh_unlock_sock(__sk)    spin_unlock(&((__sk)->sk_lock.slock))

非中断上下文可以直接用 spin_lock_bh(&((sk)->sk_lock.slock))

获得sk_lock.slock 锁后还要判断 sock_owned_by_user(sk), 如果被进程上下文占用也一般不能操作sk

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#define sock_owned_by_user(sk)  ((sk)->sk_lock.owned)

二、进程上下文获取sk

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static inline void lock_sock(struct sock *sk)
{
	lock_sock_nested(sk, 0);
}

void lock_sock_nested(struct sock *sk, int subclass)
{
	might_sleep();

	// 先获取 sk_lock.slock 锁
	spin_lock_bh(&sk->sk_lock.slock);
	// 如果有进程占用sk，则调__lock_sock等待占用sk的进程结束
	if (sk->sk_lock.owned)
		__lock_sock(sk);

	// 此时占用sk的进程结束了，但前进程就可以占用sk
	sk->sk_lock.owned = 1;
	// 进程占用sk时不占 sk_lock.slock
	spin_unlock(&sk->sk_lock.slock);

	/*
	 * The sk_lock has mutex_lock() semantics here:
	 */
	mutex_acquire(&sk->sk_lock.dep_map, subclass, 0, _RET_IP_);
	local_bh_enable();
}

static void __lock_sock(struct sock *sk)
	__releases(&sk->sk_lock.slock)
	__acquires(&sk->sk_lock.slock)
{
	DEFINE_WAIT(wait);

	for (;;) {
		prepare_to_wait_exclusive(&sk->sk_lock.wq, &wait,
					TASK_UNINTERRUPTIBLE);
		spin_unlock_bh(&sk->sk_lock.slock);
		schedule();
		spin_lock_bh(&sk->sk_lock.slock);
		if (!sock_owned_by_user(sk))
			break;
	}
	finish_wait(&sk->sk_lock.wq, &wait);
}
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void release_sock(struct sock *sk)
{
	/*
	 * The sk_lock has mutex_unlock() semantics:
	 */
	mutex_release(&sk->sk_lock.dep_map, 1, _RET_IP_);

	spin_lock_bh(&sk->sk_lock.slock);
	if (sk->sk_backlog.tail)
		__release_sock(sk); // 处理backlog的包

	/* Warning : release_cb() might need to release sk ownership,
	 * ie call sock_release_ownership(sk) before us.
	 */
	if (sk->sk_prot->release_cb)
		sk->sk_prot->release_cb(sk);

	// 获取sk_lock.slock，然后清除 sk_lock.owned
	sock_release_ownership(sk);
	if (waitqueue_active(&sk->sk_lock.wq))
		wake_up(&sk->sk_lock.wq);
	spin_unlock_bh(&sk->sk_lock.slock);
}

static inline void sock_release_ownership(struct sock *sk)
{
	sk->sk_lock.owned = 0;
}