[系统运维]Linux 内核、进程调度

Linux内核

操作系统是什么

内核是什么

从功能层面上来说，内核就是一个中间层，软件和硬件之间交互的中间层，链接层

从其他方面理解内核 系统调用，开放了很多接口；资源管理

内核实现的策略

宏内核

微内核

内核包含哪些核心的模块

进程的调度与切换

内存管理

虚拟内存机制

和网络交互的地方

设备驱动程序

进程通信机制&锁

其他模块

Linux进程调度

进程分类

实时进程? ?用户交互的进程，需要及时响应

普通进程? ?如压缩文件，视频的编码解码

上下文切换

上下文切换指的是内核在CPU上对进程或者线程进行切换。上下文切换过程中的信息被保存在进程控制块（PCB-Process Control Block）中。PCB又被称作切换帧（SwitchFrame）。上下文切换的信息会一直被保存在CPU的内存中，直到被再次使用。

执行环境的变化

调度算法

FIFO??

STF

STCF

RR

进程队列

全局队列

局部队列

进程优先级

查看进程优先级的命令 ps -l

nice值

nice值越高，优先级越低

用户可以设置的值，这个值是来影响优先级

Linux进程优先级和nice值 - leno米雷 - 博客园 (cnblogs.com)

优先级和nice的范围

nice? -20~19

进程优先级0~139

实时进程的优先级是0~100

普通进程的优先级是100~139

静态优先级

nice值来决定的优先级，权利在用户，用户在一开始就设定优先级，同时可以更改

动态优先级

内核来决定的，内核自动修改优先级

Linux调度器

O(n)调度器? ? ?cpu进程队列

O(1)调度器? ? 优先级映射成了一个bitmap

CFS调度器

【原创】（一）Linux进程调度器-基础 - LoyenWang - 博客园 (cnblogs.com)

linux调度器源码分析 - 概述(一) - tolimit - 博客园 (cnblogs.com)

• 进程通信

• 管道? ? 分为无名管道pipe和 命名管道named pipe
• 消息队列 message
• 信号 signal
• 共享内存? shared memory
• 信号量 semaphore
• 套接字 socket? ? 可用于不同系统之间，管道和消息队列只能在同一系统

信号

软中断信号（signal，又简称为信号）用来通知进程发生了事件。

注意，信号只是用来通知某进程发生了什么事件，无法给进程传递任何数据，进程对信号的处理方法有三种：

1）第一种方法是，忽略某个信号，对该信号不做任何处理，就象未发生过一样。

2）第二种是设置中断的处理函数，收到信号后，由该函数来处理。

3）第三种方法是，对该信号的处理采用系统的默认操作，大部分的信号的默认操作是终止进程。

signal库函数?

signal库函数可以设置程序对信号的处理方式。

函数声明：

sighandler_t?signal(int?signum,?sighandler_t?handler);

参数signum表示信号的编号。

参数handler表示信号的处理方式，有三种情况：

1）SIG_IGN：忽略参数signum所指的信号。

2）一个自定义的处理信号的函数，信号的编号为这个自定义函数的参数。

3）SIG_DFL：恢复参数signum所指信号的处理方法为默认值。?

程序员不关心signal的返回值。

共享内存

共享内存（Shared Memory）就是允许多个进程访问同一个内存空间，是在多个进程之间共享和传递数据最高效的方式。

共享内存并未提供锁机制，也就是说，在某一个进程对共享内存的进行读写的时候，不会阻止其它的进程对它的读写。如果要对共享内存的读/写加锁，可以使用信号灯。

shmget函数

shmget函数用来获取或创建共享内存，它的声明为：

int?shmget(key_t?key,?size_t?size,?int?shmflg);

参数key是共享内存的键值，是一个整数，typedef unsigned int key_t，是共享内存在系统中的编号，不同共享内存的编号不能相同，这一点由程序员保证。key用十六进制表示比较好。

参数size是待创建的共享内存的大小，以字节为单位。

参数shmflg是共享内存的访问权限，与文件的权限一样，0666|IPC_CREAT表示全部用户对它可读写，如果共享内存不存在，就创建一个共享内存。

shmat函数

把共享内存连接到当前进程的地址空间。它的声明如下：

void?*shmat(int?shm_id,?const?void?*shm_addr,?int?shmflg);

参数shm_id是由shmget函数返回的共享内存标识。

参数shm_addr指定共享内存连接到当前进程中的地址位置，通常为空，表示让系统来选择共享内存的地址。

参数shm_flg是一组标志位，通常为0。

调用成功时返回一个指向共享内存第一个字节的指针，如果调用失败返回-1.

shmdt函数

该函数用于将共享内存从当前进程中分离，相当于shmat函数的反操作。它的声明如下：

int?shmdt(const?void?*shmaddr);

参数shmaddr是shmat函数返回的地址。

调用成功时返回0，失败时返回-1.

shmctl函数

删除共享内存，它的声明如下：

int?shmctl(int?shm_id,?int?command,?struct?shmid_ds?*buf);

参数shm_id是shmget函数返回的共享内存标识符。

参数command填IPC_RMID。

参数buf填0。

解释一下，shmctl是控制共享内存的函数，其功能不只是删除共享内容，但其它的功能没什么用，所以不介绍了。

注意，用root创建的共享内存，不管创建的权限是什么，普通用户无法删除。