“Linux是怎样工作的“速读笔记

准备

下载代码

wget wget https://download.ituring.com.cn/book/download/a26203df-229d-41ba-bbd1-3af6ad2af0b1 -O  learn.zip
mkdir code
unzip -d code learn.zip 

2 用户模式实现的功能

这一章主要就是引入了系统调用将用户模式和内核模式分开的概念。实验主要是strace看系统调用，sar -P看用户模式和内核模式时间比例

3 进程管理

	clone	execve
目的	分出多进程处理	创建另一个程序
手段	复制父进程内存到子进程	读取可执行文件，新进程数据覆盖旧进程

4 进程调度

1. 吞吐量 延迟 两大指标
2. 进程数多于逻辑CPU数量时，吞吐量不会继续提高
3. 实验说明逻辑CPU会轮转分配时间片给所有的进程
4. 运行时间：进程运行到结束总时间 执行时间：进程占用逻辑CPU的时间
5. 改变优先级可用nice

5 内存管理

1. 内存信息查看free

$ free
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:        2030104      477484       93044        2320     1459576     1363824
Swap:             0           0           0

单位为KB
total 2030104KB $\approx$ 2GB
available = free + 可释放buff/cache + 其他可释放内核内存

2. 进程可以看见的是虚拟地址
3. 页表保存在内核中
   进程正常访问自己的虚拟地址的时候，CPU参考页表内容，转换物理地址，不需要内核处理。
   访问非法虚拟地址空间，CPU产生缺页中断。
4. mmap以页为单位，malloc以字节为单位
5. 请求分页：分配内存是先分配虚拟内存，当进程首次访问某个页面的时候才会为其分配物理内存。
   页表有三个状态：未分配、已分配无物理内存、已分配有物理内存三种状态。
   内存不足可分为虚拟内存不足和物理内存不足两种。
6. 写时复制：fork之后，父进程将页表复制给子进程。此时父子都没有写权限。
   当任意一方要写入时引发写时复制。
   被访问的页面被复制一份，分配给需要写入的进程。
   发起写入的进程，其页表项重新连接
   另一个进程，其页表项获得写入权限
7. swap： 物理内存不足，出现物理内存申请，保存到外部存储。
   换入换出两种情形，因为以页为单位，所以称为分页。
   系统抖动：长期内存不足，访问内存操作导致页面不断换进换出。
8. 多级页表：
   X86_64的虚拟地址空间是128TB
9. 大页
   提高速度，减少页表的内存占用

6 存储层次(缓存)

1. 高速缓存：内存数据缓存到高速缓存
2. TLB:CPU专门有一块TLB ，作为虚拟地址转为物理地址的转换表。
3. 页面缓存：外部存储缓存到内存
   进程读取文件，先把数据复制到内核内存的页面缓存，再把页面缓存复制到进程的内存当中。
   进程A更改文件内容后，会写回页面缓存并标注

7 文件系统

1. 文件种类：普通文件、目录、设备文件
   注：网络适配器无设备文件
2. 设备文件：块设备，字符设备
3. 防止文件系统不一致：日志：更新所需原子概要写进日志文件&&写时复制：更新时先写到一个新位置，然后把之前的链接指向新位置
4. 内存文件系统：下次开机就自动清理，创建于内存，速度快
5. btrfs：下一代文件系统，提供快照，以btrfs文件系统为单位提供RAID

8 外部存储

1. 块设备的通用处理被集成到内核中的通用块层，其中I/O调度器将访问块设备的请求积攒，进行如合并、排序操作(IO支援)
2. 预读取是读取外部存储都会采用的方式
3. HDD与SSD的区别：HDD有大量费时的机械处理(转磁头)，SDD更快。

sar 命令

查看缺页中断

fault/s:每秒缺页中断次数

$sar -B 1
04:24:34 PM  pgpgin/s pgpgout/s   fault/s  majflt/s  pgfree/s pgscank/s pgscand/s pgsteal/s    %vmeff
04:24:35 PM      0.00      0.00    114.00      0.00      8.00      0.00      0.00      0.00      0.00

查看swap使用

pswpin/s：每秒换入 pswpout/s：每秒换出

 $sar -W 1
10:38:51 AM  pswpin/s pswpout/s
10:38:52 AM      0.00      0.00