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从2005年我接触Linux到现在15年了,Linux中断系统的变化并不大。比较重要的就是引入了threaded irq:使用内核线程来处理中断。
Linux的进程排查总体思路和windows的不会偏差太多,具体到细则上存在差异,今天就和师傅们来探讨下Linux下的进程分析及排查。
普通的进程 , 包含 内核虚拟地址空间 和 用户虚拟地址空间 , 其中 内核虚拟地址空间 所有进程共享 , 用户虚拟地址空间 由进程独立拥有 ;
中断服务程序一般都是在中断请求关闭的条件下执行的,以避免嵌套而使中断控制复杂化。但是,中断是一个随机事件,它随时会到来,如果关中断的时间太长,CPU就不能及时响应其他的中断请求,从而造成中断的丢失。因此,Linux内核的目标就是尽可能快的处理完中断请求,尽其所能把更多的处理向后推迟。例如,假设一个数据块已经达到了网线,当中断控制器接受到这个中断请求信号时,Linux内核只是简单地标志数据到来了,然后让处理器恢复到它以前运行的状态,其余的处理稍后再进行(如把数据移入一个缓冲区,接受数据的进程就可以在缓冲区找到数据)。因此,内核把中断处理分为两部分:上半部(tophalf)和下半部(bottomhalf),上半部(就是中断服务程序)内核立即执行,而下半部(就是一些内核函数)留着稍后处理。
进程冻结技术(freezing of tasks)是指在系统hibernate或者suspend的时候,将用户进程和部分内核线程置于“可控”的暂停状态。
每一种技术的出现必然是因为某种需求。正因为人的本性是贪婪的,所以科技的创新才能日新月异。
本篇文章探究下Java线程与内核线程的关系. 在Java中,一个Java的线程对应一个内核的线程,实际的业务代码是由内核线程来执行的,而Java线程只是一个傀儡. 先通过一个简单的实验热热
对于一个操作系统来说,提供运行程序的能力是其本质,而在 Linux 中,轻量、相应快速的进程管理也是其优良特性之一。我会分两篇文章介绍 Linux 进程。这是第一篇,重点在于 Linux 进程的描述和生命周期,下一篇将介绍 Linux 下的进程调度。
内核线程(Kernel-Level Thread ,KLT) 轻量级进程(Light Weight Process,LWP):轻量级进程就是我们通常意义上所讲的线程,由于每个轻量级进程都由一个内核线程支持,因此只有先支持内核线程,才能有轻量级进程
前面两节整理了调度小节课程上所讲内容,本节将对应教材章节内容进行整理(相关代码可能不会给出,大家可以参考前面两节配合食用)。
问题1:线程是CPU调度的最小单位,同一个进程内有多个线程,CPU最多只能看到线程,协程在CPU如何运行的?
" 内核线程 " 是一种 特殊进程 , 独立运行在 " 内核空间 " , 其将 " 内核函数 " 委托给 独立进程 , 该 " 独立进程 " 与 其它进程 ( 包括 普通进程 , 内核自身 , 用户级线程 ) 并行执行 ;
虽然我们在区分Linux进程类别, 但是我还是想说Linux下只有一种类型的进程,那就是task_struct,当然我也想说linux其实也没有线程的概念, 只是将那些与其他进程共享资源的进程称之为线程。
最近抽空研究、整理了一下Golang调度机制,学习了其他大牛的文章。把自己的理解写下来。如有错误,请指正!!!
Linux内核可以看作一个服务进程(管理软硬件资源,响应用户进程的种种合理以及不合理的请求)。
一般的linux都是GPOS(通用)内核。GPOS是不保证实时的,但是对于大多数应用程序来说是没有问题的。GPOS可以充分利用物理资源。但在实时性要求性比较高的场景需要使用实时内核,RT内核。RT的代价就是牺牲掉了资源利用率,使得相同的资源生产能力下降。
早期操作系统是单进程的,只能顺序执行进程,如果进程需要IO,必须要等IO结束才能继续运行,造成了严重的CPU资源的浪费。
在Linux内核中,进程管理涉及到许多复杂的数据结构和机制,其中active_mm是与内存管理相关的一个关键概念。理解active_mm需要先了解与之相关的一些基本内核结构和概念。
虽然讲解完了内核线程的创建过程,但是似乎又少点什么,那么下面我们来看两个细节:内核线程执行处理函数和内核线程上下文切换细节:
我们可以把内核想象成一个服务器,专门响应各种请求。这些请求可以是CPU上正在运行的进程发起的请求,也可以是外部的设备发起的中断请求。所以说,内核并不是串行运行,而是交错执行。既然是交错执行,就会产生竞态条件,我们可以采用同步技术消除这种竞态条件。
Java线程与Linux内核线程的映射关系Linux从内核2.6开始使用NPTL (Native POSIX Thread Library)支持,但这时线程本质上还轻量级进程。
休眠,简而言之就是设备在不需要工作的时候把一些部件、外设关掉(掉电或让它进入低功耗模式)。 为什么要休眠呢?一言以蔽之:省电。 休眠分主动休眠和被动休眠。主动休眠:比如我电脑不用了,就通过设置让系统进入休眠模式;被动休眠:系统检测到自己闲的慌,为了节约故,自己就休眠去了。
Go语言最大的特色就是从语言层面支持并发(Goroutine),Goroutine是Go中最基本的执行单元。事实上每一个Go程序至少有一个Goroutine:主Goroutine。当程序启动时,它会自动创建。
由于Java的并发和线程息息相关,我们今天看一下线程的实现方式,通用的线程实现方式有:
在GMP中各个元素在调度器的调度下其实有各种不同的状态转换,比如goroutine就定义了比如_Gidle、_Grunnable、_Grunning、_Gsyscall和_Gwaiting这些状态,在不同的场景中实现这些状态进行不同的转换。
休眠,简而言之就是设备在不需要工作的时候把一些部件、外设关掉(掉电或让它进入低功耗模式)。
主流操作系统的线程模型有三种:内核线程模型、用户线程模型、混合线程模型,感兴趣的可以自己查阅相关资料 HotSpot虚拟机使用的是内核线程模型(Kernel-Level Thread, KLT):由操作系统内核(Kernel,下称内核)支持的线程,这种线程由内核来完成线程切换,一个线程对应一个内核线程,注意内核线程也是进程
Linux会把进程分为普通进程和实时进程,普通进程采用CFS之类调度算法,而实时进程则是采用SCHED_FIFO或SCHED_RR。
在linux系统中, 我们接触最多的莫过于用户空间的任务,像用户线程或用户进程,因为他们太活跃了,也太耀眼了以至于我们感受不到内核线程的存在,但是内核线程却在背后默默地付出着,如内存回收,脏页回写,处理大量的软中断等,如果没有内核线程那么linux世界是那么的可怕!本文力求与完整介绍完内核线程的整个生命周期,如内核线程的创建、调度等等,当然本文还是主要从内存管理和进程调度两个维度来解析,且不会涉及到具体的内核线程如kswapd的实现,最后我们会以一个简单的内核模块来说明如何在驱动代码中来创建使用内核线程。
Linux2.6版本中引入了工作队列概念,代替Linux2.4版本中的任务队列。用以实现注册激活某些函数,留待稍后由工作线程执行(与tasklet的处理类似)。
Linux 按照特权等级,把进程的运行空间分为内核空间和用户空间,一次系统调用可以实现用户态和内核态的切换
当在try_to_wake_up/wake_up_process和wake_up_new_task中唤醒进程时, 内核使用全局check_preempt_curr看看是否进程可以抢占当前进程可以抢占当前运行的进程. 请注意该过程不涉及核心调度器.
进程是指计算机中已运行的程序。进程本身不是基本的运行单位,而是线程的容器。程序本身只是指令、数据及组织形式的描述,而进程才是程序真正的运行实体。在Linux内核中,进程又称为任务(task),进程的虚拟地址空间可以分为用户虚拟地址空间和内核虚拟地址空间,所有进程共享内核虚拟地址空间,又各自拥有独立的用户虚拟地址空间。
在Java中,我们平时所说的并发编程、多线程、共享资源等概念都是与线程相关的,这里所说的线程实际上应该叫作“用户线程”,而对应到操作系统,还有另外一种线程叫作“内核线程”。
从 开发角度 看 , 基于 过程 结构 , 开发人员可以参与 整体 Linux 内核的开发过程 , 这是一个 开放式的结构 , 允许任何开发人员对其进行 修改 ;
在单进程时代,执行流程单一,计算机只能一个任务一个任务去处理,一切程序只能串行执行,进程阻塞会带来CPU时间浪费;在多进程/线程时代,当一个进程阻塞时,切换到另外等候的进程,时间片轮转法保证了等待的进程都能够被运行,但是进程间的调度会占用CPU大部分时间;在高并发场景下,如果为每个任务都去创建线程是不现实的。是否能在线程基础上再做划分呢?我们将一个线程切分为用户线程(co-routine协程)和内核线程(thread线程),将其绑定在一起,CPU只去操作内核线程thread。
不知道大家有没有产生过一个疑问:从给 Linux 服务器按下开机电源按钮后到启动成功的一段时间里,在这中间 Linux 操作系统都做了哪些事情?
在Linux内核2.6出现之前进程是(最小)可调度的对象,当时的Linux不真正支持线程。Linux 2.4内核中不知道什么是“线程”,只有一个“task_struct”的数据结构,就是进程。
本文主要介绍线程的3种实现方式和java线程的实现方式。线程是比进程更轻量级的调度执行单位,线程的引入,可以把一个进程的资源分配 和执行调度分开,各个进程既可以共享进程资源(内存地址、文件I/O等),又可以独立调度(线程是cpu调度的基本单位)。
内核从本质上看是一种软件——控制计算机的硬件资源,并提供上层应用程序运行的环境。用户态即上层应用程序的活动空间,应用程序的执行必须依托于内核提供的资源,包括CPU资源、存储资源、I/O资源等。
通过 ps 命令可以看到红色方框标出的都是父进程为2号进程的内核线程,2号进程即蓝色方框标出的进程 kthreadd,1号进程是绿色方框标出的进程 init,它们的父进程号都是0。
大部分操作系统(如Windows、Linux)的任务调度是采用时间片轮转的抢占式调度方式,也就是说一个任务执行一小段时间后强制暂停去执行下一个任务,每个任务轮流执行。任务执行的一小段时间叫做时间片,任务正在执行时的状态叫运行状态,任务执行一段时间后强制暂停去执行下一个任务,被暂停的任务就处于就绪状态等待下一个属于它的时间片的到来。这样每个任务都能得到执行,由于CPU的执行效率非常高,时间片非常短,在各个任务之间快速地切换,给人的感觉就是多个任务在“同时进行”,这也就是我们所说的并发(别觉得并发有多高深,它的实现很复杂,但它的概念很简单,就是一句话:多个任务同时执行)。多任务运行过程的示意图如下:
Linux下有3个特殊的进程,idle进程(PID = 0), init进程(PID = 1)和kthreadd(PID = 2)
进程是Unix操作系统最基本的抽象之一。一个进程就是处于执行期的程序(目标码存放在某种存储介质上)。但进程并不仅仅局限于一段可执行程序代码(Unix称其为代码段(textsection))。通常进程还要包含其他资源,像用来存放全局变量的数据段(text section)、打开的文件、挂起的信号等,当然还包含地址空间及一个 或几个执行线程(threads of execution)。
本文主要讨论在高实时要求、高效能计算、DPDK等领域,Linux如何让某一个线程排他性独占CPU;独占CPU涉及的线程、中断隔离原理;以及如何在排他性独占的情况下,甚至让系统的timer tick也不打断独占任务,从而实现最低的延迟抖动。
线程在执行过程中与进程还是有区别的。每个独立的线程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序的出口。但是线程不能够独立执行,必须依存在应用程序中,由应用程序提供多个线程执行控制。
一种新的机制出现的原因往往是为了解决实际的问题,虽然linux kernel中已经提供了workqueue的机制,那么为何还要引入cmwq呢?也就是说:旧的workqueue机制存在什么样的问题?在新的cmwq又是如何解决这些问题的呢?它接口是如何呈现的呢(驱动工程师最关心这个了)?如何兼容旧的驱动呢?本文希望可以解开这些谜题。
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