面试题：C语言优化Linux C语言prefork模型进程监控与恢复性能

优化思路

内存管理：
- 合理分配内存：使用malloc、calloc等函数预先分配足够的内存，避免在监控和恢复过程中频繁分配内存，减少内存碎片和分配开销。
- 内存池技术：实现一个内存池，用于管理进程监控相关的数据结构的内存分配与释放。这样可以复用已分配的内存，减少系统调用开销。
多线程（若适用）：
- 监控与恢复分离：将进程监控和恢复操作分别放在不同的线程中。监控线程负责实时监测进程状态，而恢复线程在需要时执行恢复操作。这样可以避免在监控过程中阻塞恢复操作，提高系统响应性。
- 线程池：对于可能需要并发执行的恢复任务，可以使用线程池技术。预先创建一定数量的线程，任务到来时分配给空闲线程执行，减少线程创建和销毁的开销。
异步I/O：
- 使用异步I/O函数：在进程监控中，可能需要读取进程状态文件等I/O操作。使用异步I/O函数如aio_read、aio_write，可以在I/O操作进行时，程序继续执行其他任务，提高CPU利用率。

关键代码片段示例

内存池实现示例

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

// 内存池结构体
typedef struct MemoryPool {
    char *pool;
    int pool_size;
    int used_size;
} MemoryPool;

// 创建内存池
MemoryPool* create_memory_pool(int size) {
    MemoryPool *pool = (MemoryPool*)malloc(sizeof(MemoryPool));
    if (pool == NULL) {
        return NULL;
    }
    pool->pool = (char*)malloc(size);
    if (pool->pool == NULL) {
        free(pool);
        return NULL;
    }
    pool->pool_size = size;
    pool->used_size = 0;
    return pool;
}

// 从内存池分配内存
void* allocate_from_pool(MemoryPool *pool, int size) {
    if (pool->used_size + size > pool->pool_size) {
        return NULL;
    }
    void *ptr = &pool->pool[pool->used_size];
    pool->used_size += size;
    return ptr;
}

// 释放内存池
void free_memory_pool(MemoryPool *pool) {
    free(pool->pool);
    free(pool);
}

多线程实现监控与恢复分离示例

#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

// 全局变量
int process_status = 0;

// 监控线程函数
void* monitor_process(void* arg) {
    while (1) {
        // 模拟监控进程状态
        process_status = get_process_status();
        sleep(1);
    }
    return NULL;
}

// 恢复线程函数
void* recover_process(void* arg) {
    while (1) {
        if (process_status == FAILED) {
            // 执行恢复操作
            perform_recovery();
        }
        sleep(1);
    }
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t monitor_thread, recovery_thread;

    // 创建监控线程
    if (pthread_create(&monitor_thread, NULL, monitor_process, NULL) != 0) {
        printf("\n ERROR creating thread");
        return 1;
    }

    // 创建恢复线程
    if (pthread_create(&recovery_thread, NULL, recover_process, NULL) != 0) {
        printf("\n ERROR creating thread");
        return 1;
    }

    // 等待线程结束
    pthread_join(monitor_thread, NULL);
    pthread_join(recovery_thread, NULL);

    return 0;
}

异步I/O示例

#include <stdio.h>
#include <aio.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

#define BUFFER_SIZE 1024

int main() {
    int fd;
    struct aiocb aiocbp;
    char buffer[BUFFER_SIZE];

    // 打开文件
    fd = open("process_status.txt", O_RDONLY);
    if (fd < 0) {
        perror("open");
        return 1;
    }

    // 初始化异步I/O控制块
    aiocbp.aio_fildes = fd;
    aiocbp.aio_buf = buffer;
    aiocbp.aio_nbytes = BUFFER_SIZE;
    aiocbp.aio_offset = 0;
    aiocbp.aio_sigevent.sigev_notify = SIGEV_NONE;

    // 发起异步读操作
    if (aio_read(&aiocbp) < 0) {
        perror("aio_read");
        close(fd);
        return 1;
    }

    // 等待异步操作完成
    while (aio_error(&aiocbp) == EINPROGRESS);

    ssize_t bytes_read = aio_return(&aiocbp);
    if (bytes_read < 0) {
        perror("aio_return");
    } else {
        buffer[bytes_read] = '\0';
        printf("Read data: %s", buffer);
    }

    close(fd);
    return 0;
}

以上代码中get_process_status、perform_recovery等函数需根据实际情况实现。实际应用中，还需考虑错误处理、同步机制等更多细节。

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