进程管理

进程

进程管理是操作系统一个重要的内容，包括进程调度，中断管理，信号，进程优先级，进程状态和切换，进程内存管理等各个方面。进程是可执行文件在系统中的执行实例，内核中的表达为task_struct，包含了进程的所有信息。

进程可通过fork一份相同的进程，具有fork之前完全一样的状态。fork的性能在 60-8000/s。之所以有这么大的跨越，在于不同的进程使用了不同数量的页表，如果进程使用内存很少，页表数量很少，fork的性能便会很高，如果进程映射的内存很多，页表数量很多，fork虽然由于写时复制的优化，可以不进行内存的复制，但还是需要复制页表，会导致性能急剧下降。

而单CPU的进程之间的切换性能，在30w-100w/s之间。K级以上并发，稳定在30w/s左右。

更加详细的内容可查阅Linux内核代码，进程调度。

线程

线程可以认为是更轻量级的进程，线程与进程的区别在于线程之间可共享资源，除了栈空间独享以外，其他的资源如内存空间，文件，都可以共享。

线程可通过pthread_create创建，由于共享内存等资源，所以性能会更高，创建性能在5w-10w/s，随着并发数的增加而降低，并发1w创建性能会稳定在5w/s。

线程切换的效率，单CPU切换在50w-150w之间，K级以上并发，稳定在50w/s左右。

中断

进程管理中，中断也是非常重要的一个方面，目前的中断信息，可通过虚拟文件系统/proc/interrupt查看。对于多核CPU，之前的内核版本有出现过中断在一个CPU，处理网络包导致单CPU过载的情况。

函数调用

函数调用分为两种，一种有系统调用，跟普通函数调用的区别在于系统调用会进行内核态和用户态的切换，性能略有下降，以架构师的水准要求自己，需要了解主要函数调用的瓶颈。

更详细系统调用相关内容，可参考：系统调用。

文件系统

文件系统是一个复杂的系统，其包含的模块也非常丰富，对于性能来讲，需要了解的是文件系统和硬件之间有一层 Page Cache，当读写文件时，并不一定非要从磁盘读取，如果 Page Cache 中存在，直接操作Cache层，性能会有大幅提高。但同时存在的一个问题是，如果只写入Cache层，当系统宕机后写入的内容将会丢失，内核启用pdflush进程进行后台回写，当到达一定条件就把Cache层的变更写入硬件，系统函数fsync可以把更改写入磁盘，对数据安全性要求非常高的模块，就必须更改完成后调用fsync把数据刷入磁盘硬件，当然，由于绕过了Cache系统，性能会大幅下降，而且会造成系统性能的不稳定。

在’/proc/vm’文件系统下，有参数进行设置系统执行pdflush的执行条件。dirty_background_ratio表示脏页占内存多少比例时，开始进行回收。dirty_expire_centisecs表示当脏页存在多长时间以后回收。

系统指标

Linux系统可以查看各种执行参数，不同的参数对应不同子系统的性能状况，了解哪些参数是需要了解的，哪些参数对应的含义，是了解当前系统执行性能必须要了解的，下面逐一查看各项指标的含义。

CPU

判别CPU当前执行效能，可通过以下指标查看：

• CPU利用率：CPU利用率直接体现了CPU使用情况，长期处于80%到90%以上，可能CPU出现瓶颈
• 用户态时间：展现了CPU用户态的执行时间
• 系统时间：展现了内核态执行时间
• Waiting：等待时间，如果出现大量的等待，IO可能出现瓶颈
• Context switch：上下文切换
• Interrupts：中断
• Load average：等待CPU的进程队列大小

内存

• 空闲内存
• swap使用大小
• Buffer和Cache大小
• Slabs 大小

网络

• 收包和发包量
• 收包和发包大小
• 丢包量

磁盘

• iowait，CPU等待IO时间
• 平均等待时间
• 执行时间
• write和read每秒次数
• write和read每秒大小