Linux内核初探 之 进程(三) —— 进程调度算法
一、基本概念
- 抢占
- Linux提供抢占式多任务,基于时间片和优先级对进程进行强制挂起
- 非抢占的系统需要进程自己让步(yielding)
- 进程类型
- IO消耗型
- 经常处于可运行态,等待IO操作过程会阻塞
- 提高调度频率,缩短运行时间
- CPU消耗型
- cpu时间用于计算
- 降低调度频率,延长运行时间
- Linux优先保证响应性能,倾向于优化IO消耗型
- IO消耗型
进程优先级
内核的优先级
静态优先级:
static_prio = MAX_RT_PRIO + nice + 20 [100, 139]
实时优先级 —— 值越大优先级越高
rt_prio = 99(High) ~ 0(Low)
动态优先级 —— 值越小优先级越高
rt
prio = MAX_RT_PRIO - 1 - rt_prio [0, 99] 用于实时进程
普通
prio = static_prio [100, 139] 用于普通进程
normal优先级
normal_prio = MAX_PRIO - 20 [120] 默认进程优先级,nice = 0
常量
MAX_RT_PRIO = 100
MAX_PRIO = 140
nice = [-20, 19]
关系图
(High) 0 1 ... 98 99 100 101 ... 120 ... 138 139 (Low)
|__|_____________|___|___|___|____________|______________|___|
(High) 99 98 ... 1 0 100 101 ... 120 ... 138 139 (Low)
|__|_____________|___| |___|____________|______________|___|
rt_prio static_prio
-20 -19 ... 0 ... 18 19
|___|____________|______________|___|
nice
120
|
normal_prio
RT RT ... RT RT 0 1 ... 20 ... 38 39 (Low)
大专栏 Linux内核初探 之 进程(三) —— 进程调度算法top(PR) |__|_____________|___|___|___|____________|______________|___|
- 时间片
- IO消耗型需要短时间片提高系统响应,CPU需要长时间片减小切换消耗以及提高cache命中
- Linux默认时间片较短,且不是直接分配到进程,CFS分配处理器使用比,当新任务的使用比小于当前进程的时候,可以抢占当前任务
- 比如响应界面输入的处理器时间小于执行复杂计算,则前者可以抢占后者,使用户输入迅速得到响应
- nice值作为权重调整处理器使用比
二、Linux调度算法
- 调度器类schedular class
- schedular class以模块方式提供调度器,可动态添加,按优先级选取
- 完全公平调度CFS
- Linux默认
SCHED_OTHER
策略
- Linux默认
- 按优先级分配时间片的问题
- 将nice值映射到绝对时间片,nice值差异越大,时间片差异越大。没有按照整个可用时间片的比例分配,导致优先级低的时候,时间片少,进程切换频繁
- 如nice值-20时间片100ms,20时间片5ms,则即使系统只有两个时间片20的进程,也各只有5ms
- 往往低优先级(高nice值)需要更长时间片,与策略相反
- 相对nice值的差异
- nice值1代表5ms处理器时间
- 为0和1,时间片为100和95,为19和20,时间片为10和5
- nice值加减1的效果取决于初始值
- nice值1代表5ms处理器时间
- 系统定时器决定了
- 时间片必需是定时器节拍的整数倍
- 两个时间片之间的差异
- 时间片会随定时器节拍改变
- 将nice值映射到绝对时间片,nice值差异越大,时间片差异越大。没有按照整个可用时间片的比例分配,导致优先级低的时候,时间片少,进程切换频繁
- 完全公平调度CFS
- 基于概念:将处理器时间平均分配给系统中的所有进程,每个进程的运行时间相当,运行时100%占有处理器
- 允许每个进程运行一段时间,选择运行最少的运行
- 按处理器使用比,nice值作为权重
- 小的调度周期交互性更好,但切换代价高,影响系统吞吐,被限制为1ms以避免切换消耗
- 进程所获得的处理器时间为其它可运行进程nice值的相对差
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