手机app制作网站模板,淘宝做图网站好,asp绿色简洁通用型企业网站源码,vivo应用商店官网在过去的几十年中#xff0c;Linux内核为了有效地管理进程#xff0c;采用了位图#xff08;bitmap#xff09;数据结构来记录和跟踪进程的PID。我们知道Linux支持的最大进程数量为65535个#xff0c;那么用位图来表示的话只需要16位bit就够了#xff0c;这大大节约了内存…在过去的几十年中Linux内核为了有效地管理进程采用了位图bitmap数据结构来记录和跟踪进程的PID。我们知道Linux支持的最大进程数量为65535个那么用位图来表示的话只需要16位bit就够了这大大节约了内存空间随着系统规模的扩大和复杂性增加尤其是云计算、容器等新兴虚拟化技术大爆发的时代中操作系统经常会在短时间内快速创建或者销毁大量进程在这种场景下位图的全面查找时性能问题就逐渐暴露出来了。为了解决这些问题Linux内核逐渐采用radix树radix-tree来替代位图对进程PID进行管理这个替换的思路就是用空间换时间。
Radix树及在Linux pid中的使用方式简介
radix tree是一种多叉搜索树树的叶子结点是实际的数据条目。每个结点有一个固定的、2^n指针指向子结点。Radix树的基本概念如下
1.节点
Radix树由节点组成每个节点表示一个键值。
2.边
每个节点有零个或多个子节点这些子节点通过边相连。
3.层级
从根节点到任意一个节点的路径上的节点数量称为该节点的层级。
4.深度
Radix树的深度是指根节点到任意一个节点的最长路径上的节点数量。
5.Radix树在Linux Pid中的具体应用方式
如我们刚刚所说Linux中的进程数量最大就是2^16个。在LinuxPID中使用时Radix树的深度固定为3其中建模方式就是把16位的数据分为三组其中第一层、第二层和第三层分别表示PId的前4位中6位及后6位。
假设在一个操作系统中已经用掉了0-3个进程PID此时新进程开始申请PID的情况举例此时现有4个进程的PID分为是0000 000000 000000、0000 000000 000001、0000 000000 000010、0000 000000 000011那么此时Radix树中只有第一层中只0000节点下有子节点000000而二层子节点000000下有四个子节点000000、000001、000010、000011此时申请新的PID只需要在0000的二层节点000000下再增加一个叶节点000100即可。
6.Radix树和前缀树的比较
从上面的情况我们可以看到前缀树只支持前缀查询的树形结构查询时只能找到以该前缀开头的所有字符串。而Radix树则类似于嵌套编码的前缀树支持全前缀查询的树形结构查询时可以找到以该前缀开头的所有字符串并可进一步缩小查询范围。
Radix树相比于BITMAP在PID管理中的优势
1. 海量进程申请时的性能更佳
位图在处理大量PID时其效率会显著下降。因为位图的每一位只能表示一个PID所以当系统中有大量进程时位图会变得非常大导致内存和CPU资源的大量消耗。而radix树是一种自平衡的树形数据结构能够高效地管理大量进程PID无论系统规模大小都能保持较低的复杂性和良好的性能。
2.PID查询搜索时性能更强
在位图中搜索特定的PID时需要按位逐一检查因此搜索时间会随着位图的增大而增加。而radix树具有优秀的搜索性能通过将PID按照一定的前缀排序并存储在树中可以快速定位到指定的PID减少了搜索时间。
3.未来扩展时更具灵活性
目前LINUX的进程数量限定在65535以内但一旦未来林纳斯同志要打破这一限定那么位图就要处理变长的PID了这时需要调整位图的长度较为繁琐。而radix树可以灵活地管理不同长度的PID只需要调整树的结构和节点即可。此外radix树还支持按需扩展和收缩节点以适应系统负载的变化。
4.并发性更强
在现代多核处理器系统中对进程PID的管理需要支持并发访问和修改。位图在并发环境中可能会出现竞争条件和死锁等问题。而radix树通过采用锁或其他并发控制机制能够支持多线程并发访问和修改提高了系统的并发性能。 综上所述radix树在管理进程PID方面具有优秀的扩展性、效率、搜索性能、因此现代Linux内核逐渐采用radix树来替换位图以更好地满足实际应用场景中对进程PID管理的需求。
