2019-2020-1 20199302《Linux内核原理与分析》第九周作业

一、进程调度的时机

硬中断和软中断

中断：程序执行过程中的强制性转移到操作系统内核相应的处理程序，起到切出指令流的作用。
中断处理程序：与进程无关的内核指令流。
进程切换：切换两个进程的内核堆栈。
硬中断：CPU两根引脚，检测电平高低，以确定有无中断请求。
软中断/异常：特殊情况导致的异常导致程序无法继续执行。 故障，退出，陷阱

进程调度时机

schedule函数：进程主动调用、松散调用

上下文

CPU状态：

运行于用户状态：执行用户进程上下文
运行于内核状态：内核线程上下文或者中断上下文

内核进程以进程上下文的形式运行在内核空间，可以调用内核代码。

进程调用时机

用户进程通过特定的系统调用主动主动调用CPU
中断处理程序在内核返回用户态时进行调度
内核线程主动调用schedule函数让出CPU
中断处理程序主动调用schedule函数让出CPU

linux系统在用户态实现的线程库pthread是通过在内核中多个进程共享一个地址空间实现的。

调度策略与算法

进程的分类

分类1

I/O消耗进程：CPU负载小，大量时间等待读写数据。
CPU消耗型进程：CPU占用率为100%

分类2

交互式进程：大量人机交互，进程不断睡眠，要求系统响应时间快。（完全公平）
批处理进程：占用大量系统资源（完全公平）
实时进程（linux采用FIFO或者时间片轮转调度策略）

调度策略

linux中优先级0-139,实时进程处于0-99，普通进程在100-139。子进程会继承父进程的优先级
实时进程：SCHED_FIFO SCHED_RR 优先级静态设定
普通进程：SCHED_NORMAL 按照优先级占不同比例来占用时间，CPU时间占比会根据系统负载的变化而变化。

CFS调度算法

基于权重的动态优先级调度算法
其核心思想

1、调度周期：进程越多，调度周期越长
2、理论运行时间：进程获取CPU后最长可占用时间为理论运行时间
3、虚拟运行时间：每次从运行队列中拥有最小虚拟运行时间的进程来执行

进程上下文

进程执行环境的切换

恢复进程执行前必须装入寄存器的一组数据，称为硬件上下文
进程切换：

切换全局目录
切换内核态堆栈和硬件上下文