操作系统僵尸进程、CFS、上下文切换

进程

Linux的进程调度

CFS 完全公平调度算法

权重和nice值

权重：权重越大，分配的时间比例越大，就相当于进程的优先级越高。 $进程的时间 = CP U 总时间 * 进程的权重 / 就绪队列所有进程权重之和$
nice值：进程对外的编程接口中使用的是一个nice值，大小范围是（-20～19），数值越小优先级越大，意味着权重值越大，nice值和权重之间可以转换的。一个进程每降低一个nice值，就能多获得10% 的CPU时间。1024权重对应nice值为0，被称为NICE_0_LOAD。默认情况下，大多数进程的权重都是NICE_0_LOAD

虚拟时间

虚拟时间vruntime和实际时间（wtime）转换公式如下：

$vruntime = wtime * (NICE\_0\_LOAD / weight)$

CFS调度主要保证每个进程运行的虚拟时间一致即可。在选择下一个即将运行的进程时，只需要找到虚拟时间最小的进程就行了

在运行队列中用红黑树结构组织进程的调度实体，这里进程虚拟时间正是红黑树的key，这样进程就以进程的虚拟时间被红黑树组织起来了。红黑树的最左子节点，就是虚拟时间最小的进程，随着时间的推移进程会从红黑树的左边跑到右，然后从右边跑到左边，

CFS调度进程

让虚拟时间最小的进程最先运行，一旦进程运行虚拟时间就会增加，最后尽量保证所有进程的虚拟时间相等，谁小了就要多运行，谁大了就要暂停运行。

僵尸进程及守护进程？

守护进程

守护进程就是在后台运⾏，不与任何终端关联的进程，⼀个守护进程的⽗进程是init进程通常情况下守护进程在系统启动时就在运⾏，它们以root⽤⼾运⾏，并能处理⼀些系统级的任务

孤⼉进程

如果⽗进程先退出，⼦进程还没退出，那么⼦进程的⽗进程将变为init进程。（注：任何⼀个进程都必须有⽗进程）。孤⼉进程将被init进程(进程号为1)所收养，并由init进程对它们完成状态收集⼯作。因此孤⼉进程并不会有什么危害

僵⼫进程

⼦进程⽐⽗进程先结束，而⽗进程⼜没有回收⼦进程，释放⼦进程占⽤的资源，此时⼦进程将成为⼀个僵⼫进程。

⼀个进程在调⽤exit命令结束⾃⼰的⽣命的时候，其实它并没有真正的被销毁，而是留下⼀个称为僵⼫进程（Zombie）的数据结构

在Linux进程的状态中，僵⼫进程是⾮常特殊的⼀种，它已经放弃了⼏乎所有内存空间，没有任何可执⾏代码，也不能被调度，仅仅在进程列表中保留⼀个位置，记载该进程的退出状态等信息供其他进程收集。

系统所能使⽤的进程号是有限的，如果⼤量的产⽣僵⼫进程，将因为没有可⽤的进程号而导致系统不能产⽣新的进程。此即为僵⼫进程的危害，应当避免。

⭐️如何避免僵⼫进程？

⽗进程通过wait和waitpid等函数等待⼦进程结束，但是这会导致⽗进程挂起。
忽略SIGCHLD信号，这常⽤于并发服务器的性能的⼀个技巧

因为并发服务器常常fork很多⼦进程，⼦进程终结之后需要服务器进程去wait清理资源。如果将此信号的处理⽅式设为忽略，可让内核把僵⼫⼦进程转交给init进程去处理，省去了⼤量僵⼫进程占⽤系统资源。
如果⽗进程很忙可以⽤signal函数为SIGCHLD注册handler信号处理函数，在信号处理函数调⽤wait/waitpid等待⼦进程退出。
通过两次调⽤fork。⽗进程⾸先调⽤fork创建⼀个⼦进程然后waitpid等待⼦进程退出，⼦进程再fork⼀个孙进程后退出。这样⼦进程退出后会被⽗进程等待回收，而对于孙⼦进程其⽗进程已经退出所以孙进程成为⼀个孤⼉进程，孤⼉进程由init进程接管，孙进程结束后，init会等待回收。

⼦进程结束后为什么要进⼊僵⼫状态?

设置僵⼫进程的⽬的是维护⼦进程的信息，⽗进程可能要取得⼦进程的退出状态等信息。这些信息⾄少包括进程ID，进程的终⽌状态，以及该进程使⽤的CPU时间，当⽗进程调⽤wait或waitpid时就可以得到这些信息。

僵⼫状态是每个⼦进程必经的状态吗？

是的。任何⼀个⼦进程（init除外）在exit（）之后，并⾮⻢上就消失掉，而是留下⼀个称为僵⼫进程（Zombie）的数据结构，等待⽗进程处理。这是每个⼦进程在结束时都要经过的阶段。如果⼦进程在exit（）之后，⽗进程没有来得及处理，这时⽤ps -aux命令就能看到⼦进程的状态是“Z”。如果⽗进程能及时处理，可能⽤ps -aux命令就来不及看到⼦进程的僵⼫状态，但这并不等于⼦进程不经过僵⼫状态。