linux学习的任督二脉

淩亂°似流年 2022-04-24 04:02 171阅读 0赞

Linux工程师很多，甚至有很多有多年工作经验，但是对一些关键概念的理解非常模糊，比如不理解CPU、内存资源等的真正分布，具体的工作机制，这使得他们对很多问题的分析都摸不到方向。比如进程的调度延时是多少？Linux能否硬实时？多核下多线程如何执行？系统的内存究竟耗到哪里去了？我写的应用程序究竟耗了多少内存？什么是内存泄漏，如何判定内存是否真的泄漏？CPU速度、内存大小和系统性能的关联究竟是什么？内存和I/O存在着怎样的千丝万缕的联系？  
若不能回答上述问题，势必造成Linux开发过程中的抓瞎，出现关键bug和性能问题后丈二摸不着。从某种意义上来说，进程调度和内存管理之于Linux，类似任督两脉之于人体。任督两脉属于奇经八脉，任脉主血，为阴脉之海；督脉主气，为阳脉之海。任督两脉分别对十二正经脉中的手足六阴经与六阳经脉起着主导作用，任督通则百脉皆通。对进程调度和内存管理的理解，可以极大地打通我们对Linux系统架构，性能瓶颈，进程资源消耗等一系列问题的理解。

Linux进程调度以及配套的进程管理回答如下问题：  
1.Linux进程和线程如何创建、退出？进程退出的时候，自己没有释放的资源（如内存没有free）会怎样？  
2.什么是写时拷贝？  
3.Linux的线程如何实现，与进程的本质区别是什么？  
4.Linux能否满足硬实时的需求？  
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值的作用是什么？nice值低有什么优势？  
10.Linux可以被改造成硬实时吗？有什么方案？  
11.多核、多线程的情况下，Linux如何实现进程的负载均衡？  
12.这么多线程，究竟哪个线程在哪个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负载高一定用户体验差吗？

Linux内存管理回答如下问题：  
1.Linux系统的内存用掉了多少，还剩余多少？下面这个free命令每一个数字是什么意思？  
2.为什么要有DMA、NORMAL、HIGHMEM zone？每个zone的大小是由谁决定的？  
3.系统的内存是如何被内核和应用瓜分掉的？  
4.底层的内存管理算法buddy是怎么工作的？它和内核里面的slab分配器是什么关系？  
5.频繁的内存申请和释放是否会导致内存的碎片化？它的后果是什么？  
6.Linux内存耗尽后，系统会发生怎样的情况？  
7.应用程序的内存是什么时候拿到的？malloc()成功后，是否真的拿到了内存？应用程序的malloc()与free()与内核的关系究竟是什么？  
8.什么是lazy分配机制？应用的内存为什么会延后以最懒惰的方式拿到？  
9.我写的应用究竟耗费了多少内存？进程的vss/rss/pss/uss分别是什么概念？虚拟的，真实的，共享的，独占的，究竟哪个是哪个？  
10.内存为什么要做文件系统的缓存？如何做？缓存何时放弃？  
11.Free命令里面显示的buffers和cached分别是什么？二者有何区别？  
12.交换分区、虚拟内存究竟是什么鬼？它们针对的是什么性质的内存？什么是匿名页？  
13.进程耗费的内存、文件系统的缓存何时回收？回收的算法是不是类似LRU？  
14.怎样追踪和判决发生了内存泄漏？内存泄漏后如何查找泄漏源？  
15.内存大小这样影响系统的性能？CPU、内存、I/O三角如何互动？它们如何综合决定系统的一些关键性能？