内核

  • 内核创建第一个进程init来启动系统上所有其他进程，当内核启动时，它会将init进程加载到虚拟内存中去。内核在启动任何其他进程时，都会在虚拟内存中给新进程分配一块专有区域来存储该进程用到的数据和代码。
  • linux操作系统有5个启动运行级，标准的运行级别为3
  • 并发
    • 是指多个执行任务同时、并行被执行。
  • 出现以下四种情况会产生死锁
    • 相互排斥。一个线程或进程永远占有共享资源，比如，独占该资源。
    • 循环等待。例如，进程A在等待进程B，进程B在等待进程C，而进程C又在等待进程A。
    • 部分分配。资源被部分分配，例如，进程A和B都需要访问一个文件，同时需要用到打印机，进程A得到了这个文件资源，进程B得到了打印机资源，但两个进程都不能获得全部的资源了。
    • 缺少优先权。一个进程获得了该资源但是一直不释放该资源，即使该进程处于阻塞状态。
      具体使用的场景会更加复杂，要需要按实际分析，对号入座~
  • 单线程导致死锁的情况一般是由于调用了引起阻塞的函数
  • CPU 上下文
    • CPU寄存器，是CPU内置的容量小，但速度极快的内存，而程序计数器，则是用来存储CPU正在执行的指令位置，或者即将执行的下一条指令位置。它们都是 CPU 在运行任何任务前，必须依赖的环境，因此被叫做CPU 上下文
  • CPU上下文切换
    • CPU上下文切换，就是先把前一个任务的CPU上下文(也就是CPU寄存器和程序计数器)保存起来，然后加载新任务的上下文到这些寄存器和程序计数器，然后再跳转到程序计数器所指的新位置，运行新任务。
  • 线程与进程的最大区别
    • 线程的调度的基本单位，而进程是资源拥有的基本单位。。说白了，所谓内核中的任务调度，实际上的调度对象是线程；而进程只是给线程提供了虚拟内存、全局变量等资源。所以，对于线程和进程，我们可以这么理解：
      • 当进程只有一个线程时，可以认为进程就等于线程。
      • 当进程拥有多个线程时，这些线程会共享相同的虚拟内存和全局变量等资源。这些资源在上下文切换时是不需要修改的。
      • 另外，线程也有自己的私有数据，比如栈和寄存器等，这些在上下文切换时也是需要保存的。
  • 这么一来，线程的上下文切换其实就可以分为两种情况：
    • 第一种， 前后两个线程属于不同进程。此时，因为资源不共享，所以切换过程就跟进程上下文切换是一样。
    • 第二种，前后两个线程属于同一个进程。此时，因为虚拟内存是共享的，所以在切换时，虚拟内存这些资源就保持不动，只需要切换线程的私有数据、寄存器等不共享的数据。
  • 查看上下文切换
    • vmstat 5 # 每隔 5s 输出 1 组数据
    • 输出含义
      • cs 是每秒上下文切换的次数
      • in 每秒中断的次数
      • r 是就绪队列的长度，也就是正在运行和等待CPU 的进程数
      • b 是处于不可中断睡眠状态的进程数
    • pidstat -w 5
    • 内容有两个关注的对象，一个是cswch,表示每秒自愿上下文切换的次数，另一个则是 nvcswch，表示每秒非自愿上下文切换的次数
    • 自愿上下文切换，是指进程无法获取所需资源，导致的上下文切换。比如说， I/O、内存等系统资源不足时，就会发生自愿上下文切换。
    • 非自愿上下文切换，则是指进程由于时间片已到等原因，被系统强制调度，进而发生的上下文切换。比如说，大量进程都在争抢 CPU 时，就容易发生非自愿上下文切换。