LinuxCPU到达瓶颈，奈何优化？

1. 说明本领

在领略均匀负载之前，先要理清晰 Linux 下的历程状态。

1.1. 历程状态

1.1.1. R (TASK_RUNNING)，可执行状态

只有在该状态的历程才也许在 CPU 上运行。而统一时候也许有多个历程处于可执行状态，这些历程的 task_struct 布局(历程节制块)被放入对应 CPU 的可执行行列中(一个历程最多只能呈此刻一个 CPU 的可执行行列中)。历程调治器的使命就是从各个 CPU 的可执行行列中别离选择一个历程在该 CPU 上运行。

许多操纵体系教科书将正在 CPU 上执行的历程界说为 RUNNING 状态、而将可执行可是尚未被调治执行的历程界说为READY状态，这两种状态在linux下同一为 TASK_RUNNING 状态。

1.1.2. S (TASK_INTERRUPTIBLE)，可间断的就寝状态

处于这个状态的历程由于守候某某变乱的产生(好比守候 socket 毗连、守候信号量)，而被挂起。这些历程的 task_struct 布局被放入对应变乱的守候行列中。当这些变乱产生时

(由外部间断触发、或由其他历程触发)，对应的守候行列中的一个或多个历程将被叫醒。通过 ps 呼吁我们会看到，一样平常环境下，历程列表中的绝大大都历程都处于 TASK_INTERRUPTIBLE 状态(除非呆板的负载很高)。事实 CPU 就这么一两个，历程动辄几十上百个，假如不是绝大大都历程都在就寝，CPU 又怎么相应得过来。

1.1.3. D (TASK_UNINTERRUPTIBLE)，不行间断的就寝状态

与 TASK_INTERRUPTIBLE 状态相同，历程处于就寝状态，可是而今历程是不行间断的。

不行间断，指的并不是 CPU 不相应外部硬件的间断，而是指历程不相应异步信号。

绝大大都环境下，历程处在就寝状态时，老是应该可以或许相应异步信号的。不然你将诧异的发明，kill -9 竟然杀不死一个正在就寝的历程了!于是我们也很好领略，为什么 ps 呼吁看到的历程险些不会呈现 TASK_UNINTERRUPTIBLE 状态，而老是 TASK_INTERRUPTIBLE 状态。

而 TASK_UNINTERRUPTIBLE 状态存在的意义就在于，内核的某些处理赏罚流程是不能被打断的。假如相应异步信号，措施的执行流程中就会被插入一段用于处理赏罚异步信号的流程(这个插入的流程也许只存在于内核态，也也许延长到用户态)，于是原有的流程就被间断了。

(拜见《linux 内核异步间断浅析》) 在历程对某些硬件举办操纵时(好比历程挪用 read 体系挪用对某个装备文件举办读操纵，而 read 体系挪用最终执行到对应装备驱动的代码，并与对应的物理装备举办交互)，也许必要行使 TASK_UNINTERRUPTIBLE 状态对历程举办掩护，以停止历程与装备交互的进程被打断，造成装备陷入不行控的状态。这种环境下的 TASK_UNINTERRUPTIBLE 状态总长短常短暂的，通过 ps 呼吁根基上不行能捕获到。

1.1.4. T (TASK_STOPPED or TASK_TRACED)，停息状态或跟踪状态

向历程发送一个 SIGSTOP 信号，它就会因相应该信号而进入 TASK_STOPPED 状态(除非该历程自己处于 TASK_UNINTERRUPTIBLE 状态而不相应信号)。(SIGSTOP 与 SIGKILL 信号一样，长短常逼迫的。不应承用户历程通过 signal 系列的体系挪用从头配置对应的信号处理赏罚函数。)

向历程发送一个 SIGCONT 信号，可以让其从 TASK_STOPPED 状态规复到 TASK_RUNNING 状态。

当历程正在被跟踪时，它处于 TASK_TRACED 这个非凡的状态。"正在被跟踪"指的是历程停息下来，守候跟踪它的历程对它举办操纵。好比在 gdb 中对被跟踪的历程下一个断点，历程在断点处停下来的时辰就处于 TASK_TRACED 状态。而在其他时辰，被跟踪的历程照旧处于前面提到的那些状态。

对付历程自己来说，TASK_STOPPED 和 TASK_TRACED 状态很相同，都是暗示历程停息下来。而 TASK_TRACED 状态相等于在 TASK_STOPPED 之上多了一层掩护，处于 TASK_TRACED 状态的历程不能相应 SIGCONT 信号而被叫醒。只能比及调试历程通过 ptrace 体系挪用执行 PTRACE_CONT、PTRACE_DETACH 等操纵(通过 ptrace 体系挪用的参数指定操纵)，或调试历程退出，被调试的历程才气规复 TASK_RUNNING 状态。

1.1.5. Z (TASK_DEAD - EXIT_ZOMBIE)，退出状态，历程成为僵尸历程

历程在退出的进程中，处于 TASK_DEAD 状态。在这个退出进程中，历程占据的全部资源将被接纳，除了 task_struct 布局(以及少数资源)以外。于是历程就只剩下 task_struct 这么个空壳，故称为僵尸。之以是保存 task_struct，是由于 task_struct 内里生涯了历程的退出码、以及一些统计信息。而其父历程很也许会体谅这些信息。好比在 shell 中，$?变量就生涯了最后一个退出的前台历程的退出码，而这个退出码每每被作为 if 语句的判定前提。

虽然，内核也可以将这些信息生涯在此外处所，而将 task_struct 布局开释掉，以节减一些空间。可是行使 task_struct 布局更为利便，由于在内核中已经成立了从 pid 到 task_struct 查找相关，尚有历程间的父子相关。开释掉 task_struct，则必要成立一些新的数据布局，以便让父历程找到它的子历程的退出信息。

父历程可以通过 wait 系列的体系挪用(如 wait4、waitid)来守候某个或某些子历程的退出，并获取它的退出信息。然后 wait 系列的体系挪用会趁便将子历程的遗体(task_struct)也开释掉。

子历程在退出的进程中，内核会给其父历程发送一个信号，关照父历程来"收尸"。这个信号默认是 SIGCHLD，可是在通过 clone 体系挪用建设子历程时，可以配置这个信号。

1.2. 均匀负载

单元时刻内，体系处于可运行状态和不行间断状态的均匀历程数，也就是均匀活泼历程数，它和 CPU 行使率并没有直接相关。

既然是均匀的活泼历程数，那么最抱负的，就是每个cpu 上都恰恰运行着一个历程，这样每个 cpu 都获得了充实操作，好比当均匀负载 2时，意味着什么呢?

1、 在只有2 个 CPU的体系上，意味着全部的 CPU都恰恰被完全占用

2、 在 4 个CPU的体系上，意味着 CPU 有 50%的空闲

3、 而在只有 1 个CPU 的体系上，则意味着有一半的历程竞争不到 CPU

1.2.1. 均匀负载几多公道?

均匀负载最抱负的环境是便是 CPU 个数。查察体系 CPU 的呼吁如下：

（编辑：湖南网）

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