Ⅰ 请教linux下用户态进程调度问题
在进行Linux系统操作的时候，有时候会遇到一次用户态进程死循环，即系统反应迟钝、进程挂死等问题，那么遇到这些问题又该如何解决呢？下面小编就给大家介绍下一次用户态进程死循环的问题该如何处理。
Linux下如何处理一次用户态进程死循环问题
1、问题现象
业务进程（用户态多线程程序）挂死，操作系统反应迟钝，系统日志没有任何异常。从进程的内核态堆栈看，看似所有线程都卡在了内核态的如下堆栈流程中：
［root@vmc116 ~］# cat /proc/27007/task/11825/stack
［《ffffffff8100baf6》］ retint_careful+0x14/0x32
［《ffffffffffffffff》］ 0xffffffffffffffff
2、问题分析
1）内核堆栈分析
从内核堆栈看，所有进程都阻塞在 retint_careful上，这个是中断返回过程中的流程，代码（汇编）如下：
entry_64.S
代码如下：
ret_from_intr：
DISABLE_INTERRUPTS（CLBR_NONE）
TRACE_IRQS_OFF
decl PER_CPU_VAR（irq_count）
/* Restore saved previous stack */
popq %rsi
CFI_DEF_CFA rsi，SS+8-RBP /* reg/off reset after def_cfa_expr */
leaq ARGOFFSET-RBP（%rsi）， %rsp
CFI_DEF_CFA_REGISTER rsp
CFI_ADJUST_CFA_OFFSET RBP-ARGOFFSET
。。。
retint_careful：
CFI_RESTORE_STATE
bt $TIF_NEED_RESCHED，%edx
jnc retint_signal
TRACE_IRQS_ON
ENABLE_INTERRUPTS（CLBR_NONE）
pushq_cfi %rdi
SCHEDULE_USER
popq_cfi %rdi
GET_THREAD_INFO（%rcx）
DISABLE_INTERRUPTS（CLBR_NONE）
TRACE_IRQS_OFF
jmp retint_check
这其实是用户态进程在用户态被中断打断后，从中断返回的流程，结合retint_careful+0x14/0x32，进行反汇编，可以确认阻塞的点其实就在
SCHEDULE_USER
这其实就是调用schele（）进行调度，也就是说当进程走到中断返回的流程中时，发现需要调度（设置了TIF_NEED_RESCHED），于是在这里发生了调度。
有一个疑问：为什么在堆栈中看不到schele（）这一级的栈帧呢？
因为这里是汇编直接调用的，没有进行相关栈帧压栈和上下文保存操作。
2）进行状态信息分析
从top命令结果看，相关线程实际一直处于R状态，CPU几乎完全耗尽，而且绝大部分都消耗在用户态：
［root@vmc116 ~］# top
top - 09:42:23 up 16 days， 2:21， 23 users， load average： 84.08， 84.30， 83.62
Tasks： 1037 total， 85 running， 952 sleeping， 0 stopped， 0 zombie
Cpu（s）： 97.6%us， 2.2%sy， 0.2%ni， 0.0%id， 0.0%wa， 0.0%hi， 0.0%si， 0.0%st
Mem： 32878852k total， 32315464k used， 563388k free， 374152k buffers
Swap： 35110904k total， 38644k used， 35072260k free， 28852536k cached
PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND
27074 root 20 0 5316m 163m 14m R 10.2 0.5 321:06.17 z_itask_templat
27084 root 20 0 5316m 163m 14m R 10.2 0.5 296:23.37 z_itask_templat
27085 root 20 0 5316m 163m 14m R 10.2 0.5 337:57.26 z_itask_templat
27095 root 20 0 5316m 163m 14m R 10.2 0.5 327:31.93 z_itask_templat
27102 root 20 0 5316m 163m 14m R 10.2 0.5 306:49.44 z_itask_templat
27113 root 20 0 5316m 163m 14m R 10.2 0.5 310:47.41 z_itask_templat
25730 root 20 0 5316m 163m 14m R 10.2 0.5 283:03.37 z_itask_templat
30069 root 20 0 5316m 163m 14m R 10.2 0.5 283:49.67 z_itask_templat
13938 root 20 0 5316m 163m 14m R 10.2 0.5 261:24.46 z_itask_templat
16326 root 20 0 5316m 163m 14m R 10.2 0.5 150:24.53 z_itask_templat
6795 root 20 0 5316m 163m 14m R 10.2 0.5 100:26.77 z_itask_templat
27063 root 20 0 5316m 163m 14m R 9.9 0.5 337:18.77 z_itask_templat
27065 root 20 0 5316m 163m 14m R 9.9 0.5 314:24.17 z_itask_templat
27068 root 20 0 5316m 163m 14m R 9.9 0.5 336:32.78 z_itask_templat
27069 root 20 0 5316m 163m 14m R 9.9 0.5 338:55.08 z_itask_templat
27072 root 20 0 5316m 163m 14m R 9.9 0.5 306:46.08 z_itask_templat
27075 root 20 0 5316m 163m 14m R 9.9 0.5 316:49.51 z_itask_templat
。。。
3）进程调度信息
从相关线程的调度信息看：
［root@vmc116 ~］# cat /proc/27007/task/11825/schedstat
15681811525768 129628804592612 3557465
［root@vmc116 ~］# cat /proc/27007/task/11825/schedstat
15682016493013 129630684625241 3557509
［root@vmc116 ~］# cat /proc/27007/task/11825/schedstat
15682843570331 129638127548315 3557686
［root@vmc116 ~］# cat /proc/27007/task/11825/schedstat
15683323640217 129642447477861 3557793
［root@vmc116 ~］# cat /proc/27007/task/11825/schedstat
15683698477621 129645817640726 3557875
发现相关线程的调度统计一直在增加，说明相关线程一直是在被调度运行的，结合其状态也一直是R，推测很可能在用户态发生了死循环（或者非睡眠死锁）。
这里又有问题：为什么从top看每个线程的CPU占用率只有10%左右，而不是通常看到的死循环进程导致的100%的占用率？
因为线程数很多，而且优先级都一样，根据CFS调度算法，会平均分配时间片，不会让其中一个线程独占CPU。结果为多个线程间轮流调度，消耗掉了所有的cpu。。
另一个问题：为什么这种情况下，内核没有检测到softlockup？
因为业务进程的优先级不高，不会影响watchdog内核线程（最高优先级的实时线程）的调度，所以不会产生softlockup的情况。
再一个问题：为什么每次查看线程堆栈时，总是阻塞在retint_careful，而不是其它地方？
因为这里（中断返回的时候）正是调度的时机点，在其它时间点不能发生调度（不考虑其它情况~），而我们查看线程堆栈的行为，也必须依赖于进程调度，所以我们每次查看堆栈时，正是查看堆栈的进程（cat命令）得到调度的时候，这时正是中断返回的时候，所以正好看到的阻塞点为retint_careful。
4）用户态分析
从上面的分析看，推测应该是用户态发生了死锁。
用户态确认方法：
部署debug信息，然后gdb attach相关进程，确认堆栈，并结合代码逻辑分析。
最终确认该问题确为用户态进程中产生了死循环。
Ⅱ Linux下多线程和多进程程序的优缺点，各个适合什么样的业务场景
多进程比较安全，因为默认情况下不同进程之间的内存是独立的（如果需要共享内存则需要进行进程间通信）。而多线程下，内存是共享的，这时就比较危险了，你要自己使用锁、信号量等机制来解决内存块的同时读写和同步等等。如果两个功能没有数据需要共享，或只有前后递进关系，建议使用多进程。如果两个功能需要同时对一块数据进行处理（例如需要对资源进行创建和老化删除），则需要使用多线程，这时可能需要使用锁等机制来控制线程冲突。
Ⅲ linux如何实现多线程
#/bin/bashall_num=10a=$(date +%H%M%S)for num in `seq 1 ${all_num}`do
sleep 1
echo ${num}
done
b=$(date +%H%M%S)
echo -e "startTime:\t$a"echo -e "endTime:\t$b"
Ⅳ 浅谈linux 多线程编程和 windows 多线程编程的异同
linux下线程的实现，linux的线程编程有两个库pthread和pth,对于pthread的实现是内核方式的实现，每个线程在kernel中都有task结构与之对应，也就是说用ps命令行是可以看见多个线程，线程的调度也是由内核中的schele进行的。
再来看看Windows的多线程，Windows NT和Windows95是一个抢先型多任务、多线程操作系统。因为它使用抢先型的多任务，所以它拥有与UNIX同样平滑的处理和进程独立。多线程就更进一步。一个独立的程序默认是使用一个线程，不过它可以将自己分解为几个独立的线程来执行，例如，其中的一个线程可以发送一个文件到打印机，而另一个可以响应用户的输入。这个简单的程序设计修改可以明显减少用户等待的时间，让用户无需担心长时间的计算、重绘屏幕、文件读写等带来的不便。
多线程还可以让你从许多高端的多处理器NT机器中得到好处。例如，你购买了一个高级的RISC机器，可以使用多达10个CPU芯片，但在开始的时候你只购买了一个CPU。你写了一个简单的Mandelbrot set程序，你发现需要15秒的时间来重新绘制Mandelbrot set的画面。
那么，Windows平台的线程和类Unix平台（包括Linux）的进程的区别是什么呢？
熟悉WIN32编程的人一定知道，WIN32的进程管理方式与UNIX上有着很大区别，在UNIX里，只有进程的概念，但在WIN32里却还有一个“线程”的概念，那么UNIX和WIN32在这里究竟有着什么区别呢？
UNIX里的fork是七十年代UNIX早期的开发者经过长期在理论和实践上的艰苦探索后取得的成果，一方面，它使操作系统在进程管理上付出了最小的代价，另一方面，又为程序员提供了一个简洁明了的多进程方法。
WIN32里的进程/线程是继承自OS/2的。在WIN32里，“进程”是指一个程序，而“线程”是一个“进程”里的一个执行“线索”。从核心上讲，WIN32的多进程与UNIX并无多大的区别，在WIN32里的线程才相当于UNIX的进程，是一个实际正在执行的代码。但是，WIN32里同一个进程里各个线程之间是共享数据段的。这才是与UNIX的进程最大的不同。
对于多任务系统，共享数据区是必要的，但也是一个容易引起混乱的问题，在WIN32下，一个程序员很容易忘记线程之间的数据是共享的这一情况，一个线程修改过一个变量后，另一个线程却又修改了它，结果引起程序出问题。但在UNIX下，由于变量本来并不共享，而由程序员来显式地指定要共享的数据，使程序变得更清晰与安全。
Ⅳ Linux下多线程和多进程程序的优缺点，各个适合什么样的业务场景
IBM有个家伙做了个测试，发现切换线程context的时候，windows比linux快一倍多。进出最快的锁（windows2k的 critical section和linux的pthread_mutex），windows比linux的要快五倍左右。当然这并不是说linux不好，而且在经过实际编程之后，综合来看我觉得linux更适合做high performance server，不过在多线程这个具体的领域内，linux还是稍逊windows一点。这应该是情有可原的，毕竟unix家族都是从多进程过来的，而 windows从头就是多线程的。
如果是UNIX/linux环境，采用多线程没必要。
多线程比多进程性能高？误导！
应该说，多线程比多进程成本低，但性能更低。
在UNIX环境，多进程调度开销比多线程调度开销，没有显著区别，就是说，UNIX进程调度效率是很高的。内存消耗方面，二者只差全局数据区，现在内存都很便宜，服务器内存动辄若干G，根本不是问题。
多进程是立体交通系统，虽然造价高，上坡下坡多耗点油，但是不堵车。
多线程是平面交通系统，造价低，但红绿灯太多，老堵车。
我们现在都开跑车，油（主频）有的是，不怕上坡下坡，就怕堵车。
高性能交易服务器中间件，如TUXEDO，都是主张多进程的。实际测试表明，TUXEDO性能和并发效率是非常高的。TUXEDO是贝尔实验室的，与UNIX同宗，应该是对UNIX理解最为深刻的，他们的意见应该具有很大的参考意义。
多线程的优点：
无需跨进程边界；
程序逻辑和控制方式简单；
所有线程可以直接共享内存和变量等；
线程方式消耗的总资源比进程方式好；
多线程缺点：
每个线程与主程序共用地址空间，受限于2GB地址空间；
线程之间的同步和加锁控制比较麻烦；
一个线程的崩溃可能影响到整个程序的稳定性；
到达一定的线程数程度后，即使再增加CPU也无法提高性能，例如Windows Server 2003，大约是1500个左右的线程数就快到极限了（线程堆栈设定为1M），如果设定线程堆栈为2M，还达不到1500个线程总数；
线程能够提高的总性能有限，而且线程多了之后，线程本身的调度也是一个麻烦事儿，需要消耗较多的CPU
多进程优点：
每个进程互相独立，不影响主程序的稳定性，子进程崩溃没关系；
通过增加CPU，就可以容易扩充性能；
可以尽量减少线程加锁/解锁的影响，极大提高性能，就算是线程运行的模块算法效率低也没关系；
每个子进程都有2GB地址空间和相关资源，总体能够达到的性能上限非常大
多线程缺点：
逻辑控制复杂，需要和主程序交互；
需要跨进程边界，如果有大数据量传送，就不太好，适合小数据量传送、密集运算
多进程调度开销比较大；
最好是多进程和多线程结合，即根据实际的需要，每个CPU开启一个子进程，这个子进程开启多线程可以为若干同类型的数据进行处理。当然你也可以利用多线程+多CPU+轮询方式来解决问题……
方法和手段是多样的，关键是自己看起来实现方便有能够满足要求，代价也合适。
Ⅵ 现在的多核CPU，Linux操作系统是否能够实现单个进程（多线程）的多核调度（跨CPU核心调度）
现在的技术，还是一个线程只能运行在一个 CPU 上。多核心，必须用多线程/进程来运行才能实现最大化。当然，你可以单个线程不停的在所有的 CPU 上来回跳。但是效率会很低很低。
因为 CPU 有寄存器和缓存的问题。如果你切换 CPU 运行，所有的数据都要进行一次传递。非常浪费时钟（在 CPU 上，程序执行不是一个时钟马上就能任意执行一个指令，而是流水线作业，一个指令需要很多个时钟才能处理完，数据存取也都要等）。
这也因为程序原本就都是顺序执行的。你没办法让一个程序的后面的结果可以跳过前面的结果而得出。
当然，现在 CPU 确实有这种技术，叫做乱序执行。也就是当前面的过程还没有计算时，后面的指令先计算。但是这种事情是要靠猜测的，而且这也仅仅是分支预测，依然不能预测某个计算的结果。即便猜的再准确，也有错的时候。奔腾4 最老的版本就有这个问题，流水线太长。计算后发现错了。整条流水线需要清空重新计算。有严重性能问题的奔腾4 CPU ，流水线长度是 31 级。也就是一个程序至少 31 个时钟周期才能从推到流水线后到真正执行。直接浪费了 31 个时钟周期。
所以目前的技术来说，单线程多核新协同计算，技术上不可能实现。
提高性能，就是整理数据处理的算法，把多次重复计算的过程，拆成多条线程分别计算。从而保证 CPU 多核新的效率最大化。每个线程可以共享同一块数据，自己读取自己的数据计算使可以的。不过，这时候就有另外一个问题，数据寻址和传递的性能问题。
Ⅶ Linux系统进程调度
主要参考 ：Linux manual page - sched
自从linux内核2.6.23以来，默认的进程调度器就被设置为完全公平调度器（CFS，complete fair scheler），取代了之前的O(1)调度器。
每个线程都有一个静态调度优先级，即 sched_priority 字段。
一个线程的调度策略决定了线程会被插入到同级静态优先级的线程队列的位置，以及它在队列中会怎样移动。
所有的调度都是可插入的，如果一个更高静态优先级的线程准备好了，现在运行中的线程就会被插入。而调度策略则仅仅影响了同样静态优先级的线程。
进程（线程）可以通过系统调用设置自身或者其他进程（线程）的调度策略。
其中 pid 为0时，设置自身的调度策略和参数。结构体 sched_attr 包含以下字段： size 、 sched_policy （即调度策略，具体会在下一节介绍）、 sched_flags 、 sched_nice 、 sched_runtime 、 sched_deadline 、 sched_period （最后三个为 SCHED_DEADLINE 相关的参数）。当设置成功，系统调用返回0；否则返回-1，并会设置 errno 。
普通进程： SCHED_OTHER / SCHED_BATCH / SCHED_IDLE
实时进程： SCHED_FIFO / SCHED_RR
特殊实时进程： SCHED_DEADLINE
静态优先级：Static_priority：对于普通进程，静态优先级为0；对于实时进程，静态优先级为1-99，99为最高优先级。
动态优先级：Dynamic_priority：仅对普通进程有用，取决于nice和一个动态调整的量（比如进程ready却没被调度，则增加）。
Ⅷ 如何进行Linux下多线程的调试
方法一：PS
在ps命令中，“-T”选项可以开启线程查看。下面的命令列出了由进程号为专<pid>的进程创建属的所有线程。
1.$ ps -T -p <pid>
“SID”栏表示线程ID，而“CMD”栏则显示了线程名称。
方法二： Top
top命令可以实时显示各个线程情况。要在top输出中开启线程查看，请调用top命令的“-H”选项，该选项会列出所有Linux线程。在top运行时，你也可以通过按“H”键将线程查看模式切换为开或关。
1.$ top -H
要让top输出某个特定进程<pid>并检查该进程内运行的线程状况：
$ top -H -p <pid>