CPU密集型(CPU-Bound)是指系统指花费相对大部分时间在做CPU运算、逻辑判断等，CPU使用率很高，典型的如加密运算；I/O密集型(I/O-Bound)是指系统花费大部分时间在等待相对较慢的I/O操作完成，如硬盘文件的读写。进程一般赋予I/O密集型的线程优先级高于CPU密集型的线程，通俗点可以想成人机交互的需要有高的响应优先级。实际上这样设置优先级是因为I/O密集型操作通常是要花费一定时间，在此段时间里可以释放对CPU的占用，让CPU去处理CPU密集型的运行，当I/O再次需求CPU参与时又能够获取到CPU的使用权。前阵子遇到了一个小编程比赛题目，其中有个简答题，一系列的三个小题目，具体题目如下：问题一：一台主机，单核CPU，只有一块硬盘。现在硬盘上有4个大小为1G的文件，一个程序要将这4个文件读取出来，然后对文件内容进行加密(加密算法是现成的，加密后的数据量和加密前相等)，再通过网络发送到服务器上。设单个文件最大读取速度为 2MB/S，单个线程对文件进行加密的速度为1MB/S(加密算法支持多线程协同并行处理), 网络最大传输带宽为 8MB/S。请你给出最优的设计方案。 问题二：现在将主机配置升级，改为8核CPU， 4块硬盘4个大小为1G的文件，分别存放在4块硬盘上，一个程序要将这4个文件读取出来，然后对文件内容进行加密(加密算法是现成的，加密后的数据量和加密前相等)，再通过网络发送到服务器上。设单个文件读取速度为 2MB/S，单个线程对文件进行加密的速度为1MB/S(加密算法支持多线程协同并行处理),网络最大传输带宽为 8MB/S。请你给出最优的设计方案。问题三：基于题目二。在8核CPU的主机上现在额外运行了一些关键程序，要求我们设计的程序CPU占用率不能超过 25%，给出你的设计方案。
有兴趣的童鞋可以先思考下，或者直接跳过分割线。
既然作为一个考题，必然有其考的知识点。个人觉得本题考的知识点就是IO密集型与CPU密集型及其对应的线程处理方法。在IO密集型程序中大量时间花在反复读写文件上，耗费CPU资源并不多；而CPU密集型则程序的大量时间都花在CPU运算上，对文件的读写很少。那么本题中的读硬盘文件和网络发送都属于IO操作，对文件加密则是靠CPU计算的，很耗CPU的，属于CPU密集型操作。PS:为什么IO操作不耗CPU?现代计算机的这一操作主要都交给了DMA完成，需要IO时，CPU将要干的事情告诉DMA后就可以释放CPU，让CPU干别的活了，当IO操作完成后DMA会进行中断请求，这时CPU合适时便来接着处理之前IO之后的事情。所以题目一我是这样作答的：将文件的读取与网络发送放在线程1中(IO密集型操作)，将文件的加密放在线程2中(CPU密集型操作)，线程1的优先级高于线程2的优先级；先启动线程1进行读取文件(4个文逐个件依次读取，读完1再读2，以此类推)，将读取的数据存放于队列1，再启动线程2对队列1中的数据进行加密，加密后的数据存放于队列2中，线程1中每次读文件后将加密好的数据进行发送。注：线程1优先级高于线程2的优先级，因为线程2是CPU密集型操作，只有这样当线程2执行时，线程1在需要时才可以被调度到，否则线程1一直占着CPU，其他线程就没法工作了。因为完成加密工作是一直需要CPU参与的，本题只有一个CPU，所以只要一个加密线程就够了，多了反而降低性能。问题二作答：开4个线程处理读文件和网络发送，分别为线程1、2、3、4；开8个线程用于加密操作，分别为线程a、b、c、d、e、f、g、h。读文件与网络发送的4个线程优先级相同，加密的8个线程优先级相同，但文件读取与网络发送的线程优先级高于加密线程。线程1读取硬盘1中的文件，存放于队列1中，线程a、b对队列1中的数据进行加密，加密后的数据存放于队列a中，线程1中每4次读操作后对队列a中的数据进行一次网络发送；线程2读取硬盘2中的文件，存放于队列2中，线程c、d对队列2中的数据进行加密，加密后的数据存放于队列b中，线程2中每次读文件后将加密好的数据进行发送；其他依次类推。问题三作答：即使用2核CPU进行满负荷处理。开1个线程处理读文件和网络发送，分别为线程1；开2个线程用于加密操作，分别为线程a、b。加密的2个线程优先级相同，但文件读取与网络发送的线程优先级高于加密线程。线程1依次读取每个硬盘中的文件(4个文逐个件依次读取，读完1再读2，以此类推)，存放于队列1中，线程a、b对队列1中的数据进行加密，加密后的数据存放于队列a中，线程1中每次读文件后将加密好的数据进行发送。
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