Linux内核策略介绍

时间:2020-12-01 06:08:43
 

Linux内核策略介绍学习笔记

 

主要内容

硬件 策略
CPU 进程调度、系统调用、中断
内存 内存管理
外存 文件IO
网络 协议栈
其他 时间管理

Linux内核策略介绍


进程调度

内核的运行时间

系统启动、中断发生、系统调用以及内核线程

进程和线程的区别

  • 在linux中,底层都是调用clone函数。
  • 进程创建为60~8000次/s,线程为5~10w/s
  • 进程创建调用fork(),主要瓶颈在页表复制,如果一个进程没有访问内存,页表共享的内存栈不需要复制页表。(例如:一个网络处理服务,只是收到包,fork进程进行内存访问,性能应该在一万左右,但是如果主进程简单做一些处理的话,性能就会下降为一千左右。)
  • 线程创建调用pthread_create(),主要瓶颈在堆栈(8k)分配上,如果并发线程增多1w时约为5w
  • 并发性能CPU切换,进程30~100w/s,线程50~150w/s
  • 内存消耗,进程要比线程更消耗内存(3~N倍)

进程调度

  • sched_yield更细粒度让出cpu
  • 各个核都有自己的运行队列
  • 就近balance原则,运行clone、wakeup的进程就在该核
  • CPU绑定函数sched_setaffinity

中断

  • 通过/proc/interrupt查看中断
  • 中断主要来源于时钟、网卡、硬盘
  • 通过/proc/irq/N/smp_affinity查看在那个核
  • 调度顺序:硬中断调度->软中断->进程调度

常用系统调用性能

是在C类机器测试,自己使用最好在自己的机器类型测试。

  性能(次/秒)
ntohl 2.5亿
memset 1k 150w
getppid 100w
gettimeofday 30~400w
time 30w~400w~1000w
shmget 300w
shmat 40w
socket 10w~50w
sendto 40w
fork  
pthread_create 5~10w

工具

  • strace
  • perf

内存管理

  • 查看进程地址空间/proc/PID/maps或者pmap
  • 防止内存交换出去调用mlock,如果内存使用非常紧张的时候得注意
  • 空闲内存计算:/proc/meminfo查看,MemFree+cached+buffer-Mapped

共享内存建立方法

  • IPC 我们经常使用
  • shm_open,文件操作,方便append和dump
  • tmpfs可以直接挂载到某个盘
  • hugetlbfs节省页表空间

内存权限

  shared private
File 共享内存 数据段、代码段
anon 父子进程

文件IO

文件系统层次架构

  • VFS Layer
  • NFS EXT2 EXT3 NTFS
  • Page Cache
  • Generic Block Layer
  • I/O Scheduler Layer
  • Block Device Driver Layer
  • Block Device Layer

PageCache起了缓存得作用,采用read ahead机制,如果我们顺序读性能比较好,随机读性能就比较差了。对于写,如果在pagecache中存在,那么直接写PacheCache中的页就可以,否则需要加载该页内容,然后写入PageCache,最后delay write。

虚拟文件系统为filetab[fd]->file->dentry->inode->mapping.dentry采用全局hash,查找性能为30~35w/s,100w个文件也为30w/s。

EXT3添加了日志模式,由高到低为journal、ordered、writeback

协议栈

Linux内核策略介绍

  • recv_queue中的包大小,为内核的包大小,而不是ip包大小。

  • 如果发出去的包太大,需要修改write_queue和tx_queue两个参数,tx_queue主要是流量控制。
  • 多进程必须在socket后再fork,即使设置了REUSEADDR,从hashtable看出原因。
  • net.ipv4.tcp_max_syn_backlog参数决定了SYN_RECV状态队列的数量,一般默认值为512或者1024,即超过这个数量,系统将不再接受新的TCP连接请求.
  • sync cookie,外网要注意,同一个集线器来的用户,可能导致大量不可以建立链接。
  • somaxconn决定了listen监听队列的大小
  • select有1024的限制,即使没有达到1024,但是分配的fd大于1024也会有问题。
  • epoll多用于单进程多线程

时间

  • gettimeofday根据硬件不同性能差距很大
  • usleep(1),睡眠不一定是1微妙,有可能是毫秒级的,也和硬件有关。

参考文献

man 2

man 7

ULK

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标签: 计算机系统