1. Linux内核代码的编写和优化技巧

1.1. 代码编写

使用 __same_type和 typecheck编译时检查类型匹配。
__printf和 __scanf编译时检查代码。
对宏进行undef后重新定义，生成不同的代码，如 __SYSCALL配合 unistd.h生成系统调用，TRACE_EVENT生成ftrace相关的数据结构和各个函数。
使用模板宏，减少重复代码也降低出错率，如 STANDARD_PARAM_DEF生成 module_param用到的set和get函数。
使用内联汇编提升性能。
使用位图优化内存占用。
无锁队列kfifo。

1.2. 控制编译时行为

O2或 O3，编译时优化汇编代码。
__builtin_constant_p优化常量分支。
使用 likely和 unlikely，编译时对代码进程重排序。
__noreturn优化不需要返回的函数。
宏、inline和 __always_inline，内联函数，减少入栈出栈操作。
使用 __randomize_layout，结构体布局随机化，打乱成员排序，提升入侵难度。
使用 __cacheline_aligned对结构体进行cache line对齐，提升访问性能，减少cache颠簸
细化程序分段，如 init、initdata等，释放无用内存。
区分冷热段，热段如 sched、read_mostly，冷段如 tracepoint段，热段更容易常驻cache。
重要部分使用联合减少结构大小，如 struct page，减少内存占用。

1.3. 控制运行时行为

使用percpu变量减少核见竞争。
访问一个变量时，需同时获取两把锁，将锁放到不同的cache line。如struct zone。
使用动态代码修改，如 jump_label、alternative_if，减少分支判断。
栈随机化和地址空间布局随机化（KASLR），提升攻击难度。
零拷贝技术、写时复制

2. Linux内核中的面向对象编程

使用函数回调，抽象通用接口
抽象通用数据结构，使用container获取自定义数据结构

2.1. 使用 __noreturn会有哪些编译优化？

使用 __noreturn属性可以允许编译器进行一些特定的优化，因为编译器知道带这个属性的函数不会返回。这些优化可能包括：

省略返回值：如果一个函数被标记为 __noreturn，并且它的返回类型不是 void，编译器可能会省略对返回值的处理，因为它知道这个函数不会返回给调用者。
省略后续代码的生成：在函数调用的后面如果有代码，编译器可能会省略这些代码的生成，因为它们永远不会被执行。
优化调用栈：编译器可能会优化函数调用的栈处理，因为不需要为非 void返回类型的函数保留返回地址。
分支预测：编译器可能会对调用 __noreturn函数的代码进行分支预测优化，因为它知道执行流程将不会回到正常的控制流。
省略函数结束时的清理代码：通常，函数在返回前需要执行一些清理工作，比如释放局部变量的存储空间。对于标记为 __noreturn的函数，这些清理工作可能被省略。
优化错误处理代码：如果一个函数在错误处理分支中调用 __noreturn函数，编译器可能会优化这些错误处理路径，因为它们不会导致函数的正常返回。
消除不必要的检查：例如，如果一个 __noreturn函数的返回值被用来做条件判断，编译器可能会省略这些检查，因为函数不会返回。需要注意的是，虽然 __noreturn可以带来一些优化，但它也可能导致一些问题，如果使用不当。例如，如果一个函数被错误地标记为 __noreturn但实际上它可以返回，那么编译器可能会省略一些重要的代码路径，导致未定义的行为。因此，使用 __noreturn时必须非常小心，确保函数确实不会返回。