linux的进程调度-抛砖引玉

今天看到网上一篇介绍linux进程调度的文章（https://blog.csdn.net/21cnbao/article/details/77505330），里面提了一些问题，本文试着进行解答。

本文会持续更新。

 

1.    Linux进程和线程如何建立、退出？进程退出的时候，本身没有释放的资源（如内存没有free）会怎样？

解答：

Linux进程经过fork来建立

Linux线程经过pthread_create建立，

 

2.    什么是写时拷贝？

解答：

写时拷贝（copy-on-write， COW）就是等到修改数据时才真正分配内存空间，这是对程序性能的优化，能够延迟甚至是避免内存拷贝，固然目的就是避免没必要要的内存拷贝。

Linux 的fork系统调用就使用了写时拷贝技术，具体细节以下：

如今有一个父进程P1，这是一个主体，那么它是有灵魂也是有身体的。如今在其虚拟地址空间(有相应的数据结构表示)上有：正文段，数据段，堆，栈这四个部分，相应地，内核要为这四个部分分配给自的物理块。即正文段块、数据段块、堆块、栈块。

1）如今P1用fork()函数为进程建立一个子进程P2

内核：

(1) 复制P1的正文段，数据段，堆，栈这四个部分，注意是其内容相同。

(2) 为这四个部分分配物理块，P2的：正文段(为P1的正文段的物理块，其实就是不为P2分配正文段块，让P2的正文段指向P1的正文段块)，数据段(P2本身的数据段块，为其分配对应的块)，堆(P2本身的堆块)，栈(P2本身的栈块)。以下图所示，同左到右大的方向箭头表示复制内容：

2）写时复制技术

写时复制技术：内核只为新生成的子进程建立虚拟空间结构，它们复制于父进程的虚拟空间结构，可是不为这些段分配物理内存，它们共享父进程的物理空间，当父子进程中有更改相应的段的行为发生时，再为子进程相应的段分配物理空间。

3）vfork

vfork的作法更加简单粗暴，内核连子进程的虚拟地址空间也不建立了，直接共享了父进程的虚拟空间，固然了，这种作法就顺水推舟的共享了父进程的物理空间

总结

传统的fork()系统调用直接把全部的资源复制给新建立的进程。这种实现过于简单而且效率低下，由于它拷贝的数据也许并不共享，更糟的状况是，若是新进程打算当即执行一个新的映像，那么全部的拷贝将是无用功。

Linux的fork()使用写时拷贝(copy-on-write)页实现。写时拷贝是一种能够推迟甚至免除拷贝数据的技术。内核此时并不复制整个地址空间，而是让父进程和子进程共享一个拷贝。只有在须要写入的时候，数据才会复制，从而使各个进程拥有各自的拷贝。也就是说，资源的复制只有在须要写入的时候才进行，在此以前，只是以只读方式共享。这种技术使地址空间的页的拷贝被推迟到实际发生写入的时候。

 

3.    Linux的线程如何实现，与进程的本质区别是什么？

解答：

进程是资源分配和管理的单位，线程是调度的基本单位，进程有独立的地址空间，拥有PCB，其中包含进程标识符（非负整数）、进程资源、进程调度信息、进程间通讯相关资源、处理机状态（便于调度后恢复原状态）等，线程具备单独的堆栈和寄存器，保存本身容许的相关上下文，具备TCB。各线程还共享如下进程资源和环境: 

1）文件描述符表 
2）每种信号的处理方式（SIG_IGN,SIG_DFL,用户自定义） 
3）当前工做目录 
4）用户id和组id 
但有些资源是线程独享的： 
1）线程id 
2）上下文，包括各类寄存器的值，程序计数器和栈指针 
3）栈空间 
4）errno变量 
5）信号屏蔽字 
6）调度优先级 

4.    Linux可否知足硬实时的需求？

5.    进程如何睡眠等资源，此后又如何被唤醒？

6.    进程的调度延时是多少？

7.    调度器追求的吞吐率和响应延迟之间是什么关系？CPU消耗型和I/O消耗型进程的诉求？

8.    Linux怎么区分进程优先级？实时的调度策略和普通调度策略有什么区别？

9.    nice值的做用是什么？nice值低有什么优点？

10.  Linux能够被改形成硬实时吗？有什么方案？

11.  多核、多线程的状况下，Linux如何实现进程的负载均衡？

12.  这么多线程，究竟哪一个线程在哪一个CPU核上跑？有没有办法把某个线程固定到某个CPU跑？

13.  多核下如何实现中断、软中断的负载均衡？

14.  如何利用cgroup对进行进程分组，并调控各个group的CPU资源？

15.  CPU利用率和CPU负载之间的关系？CPU负载高必定用户体验差吗？