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Process Scheduling based on Linux3.2 孟宁 电话: 0512-68839302 孟宁 V5 : 主页:

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1 Process Scheduling based on Linux3.2 孟宁 电话: 0512-68839302 腾讯微博: @mengning997 新浪微博: @ 孟宁 V5 E-mail : mengning@ustc.edu.cn 主页: http://staff.ustc.edu.cn/~mengning 地址:苏州工业园区独墅湖高等教育区仁爱路 166 号明德楼 A302 室 2012 年 5 月

2 进程的分类 ♦ 不同类型的进程有不同的调度需求 ♦ 第一种分类: –I/O-bound 频繁的进行 I/O 通常会花费很多时间等待 I/O 操作的完成 –CPU-bound 计算密集型 需要大量的 CPU 时间进行运算

3 进程的分类 ♦ 第二种分类 – 批处理进程( batch process ) 不必与用户交互,通常在后台运行 不必很快响应 典型的批处理程序:编译程序、科学计算 – 实时进程( real-time process ) 有实时需求,不应被低优先级的进程阻塞 响应时间要短、要稳定 典型的实时进程:视频 / 音频、机械控制等 – 交互式进程( interactive process ) 需要经常与用户交互,因此要花很多时间等待用户输入操作 响应时间要快,平均延迟要低于 50~150ms 典型的交互式程序: shell 、文本编辑程序、图形应用程序等

4 Linux 中的进程调度 ♦Linux 既支持普通的分时进程,也支持实时 进程 ♦Linux 中的调度是多种调度策略和调度算法 的混合。 ♦ 什么是调度策略? – 是一组规则,它们决定什么时候以怎样的方式 选择一个新进程运行 ♦Linux 的调度基于分时和优先级 – 随着版本的变化,分时技术在不断变化

5 Linux 中的进程调度 ♦Linux 的进程根据优先级排队 – 根据特定的算法计算出进程的优先级,用一个 值表示 – 这个值表示把进程如何适当的分配给 CPU ♦Linux 中进程的优先级是动态的 – 调度程序会根据进程的行为周期性的调整进程 的优先级 较长时间未分配到 CPU 的进程,通常 ↑ 已经在 CPU 上运行了较长时间的进程,通常 ↓

6 与进程调度相关的系统调用 ♦nice ♦getpriority/setpriority ♦sched_getscheduler/sched_setscheduler ♦sched_getparam/sched_setparam ♦sched_yield ♦sched_get_priority_min/sched_get_priority _max ♦sched_rr_get_interval

7 进程调度算法 ♦Linux 2.4 的调度算法 – 需要遍历可运行队列,算法 O(n) –Epoch ,基本时间片,动态优先级 ♦Linux 2.6.17 的调度算法( 2.6.23 之前) – 采用双队列( Active ; expire ),按照优先级组队, O(1) ♦Linux 2.6.26 的调度算法 – 非实时: CFS , vruntime ,红黑树 – 实时:优先级队列 ♦Linux 进程可以指定该进程所采用的调度策略 ♦ 调度算法根据进程的调度策略,采用不同的调度算法

8 schedule 函数 ♦schedule 函数实现调度 ♦ 目的:在运行队列中找到一个进程,把 CPU 分配给它 ♦ 调用方法: – 直接调用,如 sleep_on – 松散调用,根据 need_resched 标记

9 调度的时机 ♦ 调度时机来临时,内核或驱动将调用 schedule() ♦ 在 Linux 中调度的时机主要有: –current 的状态从 running 转换为其他状态时,如: 1 )进程终止。 exit() 在最后调用 schedule() 。 2 )进程因某种原因进入等待状态。 比较常见的就是进程调用 nanosleep() 或者 wait 系列的系统调用。 此外,在设备驱动程序中,最常见的原因就是 驱动引发一次 I/O 操作后,为等待 I/O 操作的结 束而进入等待状态。多数情况下,驱动会直接 调用 schedule() 。

10 调度的时机 – 当前进程的时间片用完时。 时间片是否用完,由时钟中断处理程序进行判断。 若到期,就将 current 的 need_resched 位置 1 。 返回用户态时,根据 need_resched 调用 schedule() – 进程从中断、异常、系统调用状态(即内核态) 返回时。 若在中断、异常、系统调用中, current 的 need_resched 被置 1 ,都会导致进程调度。 包括上述时钟中断。

11 谢谢大家! 把握方向、脚踏实地; 顺势而为、随遇而安。 参考资料: 《深入理解 Linux 内核》第三版


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