“ 小明同学最近贼郁闷，去年玩比特币亏得一塌糊涂，想在股市里翻盘，听信大V推荐的股票，买了康美和长生生物，被A股狠狠的收割了一把。本想今年好好工作，谁知道遇上了O记大裁员。虽然拿了N+6，但是还是要找工作养家糊口啊！只能硬着头皮去面试了，还好，面试题目都不难，因为小明认真看过《奔跑吧》”
01 面试题目
在一个双核处理器的系统中，在shell界面下运行test程序。CPU0的就绪队列上有4个进程，而CPU1的就绪队列有1个进程。假设test程序和这个5个进程的nice值都是为0。
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test程序
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执行test进程
问题：
- 请画出test程序在内核空间的执行流程图。
- 若干时间之后，CPU0和CPU1的就绪队列变化如何？
【一道进程相关面试题引发的思考】02 题目解析
站在用户空间的角度看，在shell界面下执行test程序，shell程序会调用fork系统调用来创建一个新进程，然后调用exec系统调用来装载test进程，因此新进程便开始执行test程序。
站在用户空间的角度看问题，我们只能看到test程序被执行了，但是我们是看不到新进程是如何被创建的，它会添加到哪个CPU里，它是如何执行的，以及CPU0和CPU1之间如何做负载均衡等等问题。
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小明画的test进程执行流程图
从上图可知，我们把test进程在内核空间的执行过程分成了6个步骤。
（1）调用系统调用fork系统调用来创建一个新进程
（2）do_fork()创建新进程。do_fork要做好多事情，比如：
a)创建新进程进程控制块PCB，task_struct数据结构。
b)拷贝父进程的task_struct数据结构内容到新进程。
c)拷贝父进程的页表项内容到新进程。
d)设置新进程的内核栈
（3）父进程调用wake_up_new_task()尝试去唤醒新进程。
a)调用调度类的select_task_rq()方法，为新进程寻找一个负载最轻的CPU，这里选择CPU1。
b)调用调度类的enqueue_task()方法把新进程添加到CPU1的就绪队列里。
（4）CPU1重新选择一个合适的进程来运行。
a)每次时钟滴答到来时，scheduler_tick()会调用调度类的task_tick()去检查是否需要重新调度。check_preempt_tick()检查是否需要重新调度。若需要调度，则设置当前进程的thread_info中的TIF_NEED_RESCHED标志位。假设在我们这个场景里，CPU1准备调度我们的新进程P，那么就会设置当前进程curr的thread_info中的TIF_NEED_RESCHED标志位。
b)在中断返回前会检查当前进程curr的TIF_NEED_RESCHED标志位。如果需要调度的话，调用preempt_schedule_irq()来切换进程运行。
c)调度器的schedule()函数会调用调度类的pick_next_task()方法来选择下一个最合适运行的进程。在我们的场景中，选择新进程P。
d)switch_mm()切换prev进程和新进程的页表。
e)在CPU1上，switch_to()切换新进程P来执行。
（5）新进程执行。
a)新进程的第一次执行会调用ret_from_fork()函数。
b)返回用户空间执行shell程序。
c)shell程序调用exec()系统调用来执行test程序，最终新进程变成了test进程。
（6）负载均衡。
a)在每次时钟滴答到来时去检查是否需要触发软中断来做SMP负载均衡。scheduler_tick()->trigger_load_balance()。下一次做负载均衡的时间点存放在就绪队列的next_balance成员里。
b)触发SCHED_SOFTIRQ软中断。
c)在软中断处理函数run_rebalance_domains()里，从当前CPU开始遍历CPU拓扑关系图，从调度域的低层往高层遍历调度域，并寻找有负载不均匀的调度组。本例子中的CPU拓扑关系图很简单，只有一层MC级别的调度域。
d)CPU0对应的调度域是domain_mc_0，对应的调度组是group_mc_0；CPU1对应的调度域是domain_mc_1，对应的调度组是group_mc_1。CPU0的调度域domain_mc_0管辖CPU0和CPU1，其中group_mc_0和group_mc_1这两个调度组会连接到domain_mc_0的一个链表里，同理CPU1的调度域domain_mc_1也是同样管理着group_mc_1和group_mc_0这两个调度组。
e)假设当前运行的CPU是CPU1，也就是说运行到run_rebalance_domains()函数的CPU为CPU1，那么在当前MC的调度域(domain_mc_1)里去找哪个调度组是最繁忙的。在我们的场景里，很容易找到CPU0的那个调度组(group_mc_0)是最繁忙的。计算需要迁移多少的负载量到CPU1上才能保持两个调度组负载平衡。
f)迁移进程从CPU0到CPU1。
g）达到新的平衡。
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笨叔点评：
这是一道很棒的面试题目，把进程方方面面的问题都考到了，比如说进程的创建，进程的调度，进程的执行，SMP负载均衡。里面任何的一点，都足以难倒很多人，比如说：
进程的本质是什么？
进程的调度本质是什么？
调度器怎么选择下一个进程？
处理器是怎么就切换和执行到下一个进程？
CFS调度器和进程优先级究竟有什么关系？
CFS调度器里的虚拟时钟是个什么鬼？
runnable和running是啥关系？
什么是进程的权重？
什么是进程的负载？
调度域和调度组是个什么鬼？
如何能快速画出一个系统的CPU拓扑关系图？
SMP负载均衡里是怎么衡量一个就绪队列的负载的？
SMP负载均衡算法是怎么玩的？
负载和权重究竟有什么关系?
Linux的负载均衡算法里说的负载是怎么计算的？
怎么理解衰减（decay）？
...
笨叔正在修改蓝色版本的《奔跑吧》，基于Linux 5.0+ARM64，欢迎大家提意见和idea！好的idea，笨叔好酒相赠！
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