linux的進程調度-拋磚引玉

今天看到網上一篇介紹linux進程調度的文章（https://blog.csdn.net/21cnbao/article/details/77505330），裏面提了一些問題，本文試着進行解答。

本文會持續更新。

 

1.    Linux進程和線程如何建立、退出？進程退出的時候，本身沒有釋放的資源（如內存沒有free）會怎樣？

解答：

Linux進程經過fork來建立

Linux線程經過pthread_create建立，

 

2.    什麼是寫時拷貝？

解答：

寫時拷貝（copy-on-write， COW）就是等到修改數據時才真正分配內存空間，這是對程序性能的優化，能夠延遲甚至是避免內存拷貝，固然目的就是避免沒必要要的內存拷貝。

Linux 的fork系統調用就使用了寫時拷貝技術，具體細節以下：

如今有一個父進程P1，這是一個主體，那麼它是有靈魂也是有身體的。如今在其虛擬地址空間(有相應的數據結構表示)上有：正文段，數據段，堆，棧這四個部分，相應地，內核要爲這四個部分分配給自的物理塊。即正文段塊、數據段塊、堆塊、棧塊。

1）如今P1用fork()函數爲進程建立一個子進程P2

內核：

(1) 複製P1的正文段，數據段，堆，棧這四個部分，注意是其內容相同。

(2) 爲這四個部分分配物理塊，P2的：正文段(爲P1的正文段的物理塊，其實就是不爲P2分配正文段塊，讓P2的正文段指向P1的正文段塊)，數據段(P2本身的數據段塊，爲其分配對應的塊)，堆(P2本身的堆塊)，棧(P2本身的棧塊)。以下圖所示，同左到右大的方向箭頭表示複製內容：

2）寫時複製技術

寫時複製技術：內核只爲新生成的子進程建立虛擬空間結構，它們複製於父進程的虛擬空間結構，可是不爲這些段分配物理內存，它們共享父進程的物理空間，當父子進程中有更改相應的段的行爲發生時，再爲子進程相應的段分配物理空間。

3）vfork

vfork的作法更加簡單粗暴，內核連子進程的虛擬地址空間也不建立了，直接共享了父進程的虛擬空間，固然了，這種作法就順水推舟的共享了父進程的物理空間

總結

傳統的fork()系統調用直接把全部的資源複製給新建立的進程。這種實現過於簡單而且效率低下，由於它拷貝的數據也許並不共享，更糟的狀況是，若是新進程打算當即執行一個新的映像，那麼全部的拷貝將是無用功。

Linux的fork()使用寫時拷貝(copy-on-write)頁實現。寫時拷貝是一種能夠推遲甚至免除拷貝數據的技術。內核此時並不複製整個地址空間，而是讓父進程和子進程共享一個拷貝。只有在須要寫入的時候，數據纔會複製，從而使各個進程擁有各自的拷貝。也就是說，資源的複製只有在須要寫入的時候才進行，在此以前，只是以只讀方式共享。這種技術使地址空間的頁的拷貝被推遲到實際發生寫入的時候。

 

3.    Linux的線程如何實現，與進程的本質區別是什麼？

解答：

進程是資源分配和管理的單位，線程是調度的基本單位，進程有獨立的地址空間，擁有PCB，其中包含進程標識符（非負整數）、進程資源、進程調度信息、進程間通訊相關資源、處理機狀態（便於調度後恢復原狀態）等，線程具備單獨的堆棧和寄存器，保存本身容許的相關上下文，具備TCB。各線程還共享如下進程資源和環境: 

1）文件描述符表 
2）每種信號的處理方式（SIG_IGN,SIG_DFL,用戶自定義） 
3）當前工做目錄 
4）用戶id和組id 
但有些資源是線程獨享的： 
1）線程id 
2）上下文，包括各類寄存器的值，程序計數器和棧指針 
3）棧空間 
4）errno變量 
5）信號屏蔽字 
6）調度優先級 

4.    Linux可否知足硬實時的需求？

5.    進程如何睡眠等資源，此後又如何被喚醒？

6.    進程的調度延時是多少？

7.    調度器追求的吞吐率和響應延遲之間是什麼關係？CPU消耗型和I/O消耗型進程的訴求？

8.    Linux怎麼區分進程優先級？實時的調度策略和普通調度策略有什麼區別？

9.    nice值的做用是什麼？nice值低有什麼優點？

10.  Linux能夠被改形成硬實時嗎？有什麼方案？

11.  多核、多線程的狀況下，Linux如何實現進程的負載均衡？

12.  這麼多線程，究竟哪一個線程在哪一個CPU核上跑？有沒有辦法把某個線程固定到某個CPU跑？

13.  多核下如何實現中斷、軟中斷的負載均衡？

14.  如何利用cgroup對進行進程分組，並調控各個group的CPU資源？

15.  CPU利用率和CPU負載之間的關係？CPU負載高必定用戶體驗差嗎？