《Linux内核设计与实现》第4章读书整理

第四章   进程调度

4.1多任务

无论在单处理器或者多处理机器上，多任务操作系统都能使多个进程处于堵塞或者睡眠状态。

非抢占式多任务：除非进程自己主动停止运行，否则它会一直执行。

抢占式多任务：进程在被抢占之前能够运行的时间是预先设置好的。

4.2 Linux的进程调度

O（1）调度程序

O(1)拥有数以十计的多处理器的环境，但缺少交互进程。

4.3 策略

4.3.1 I/O消耗型和处理器消耗型的进程

I/O消耗型：大多时间在提交或等待I/O请求；

处理器消耗型：大多时间在执行代码。不属于I/O驱动类型。

4.3.2 进程优先级

相同优先级按照轮转方式进行调度。

调度程序总是选择时间片未用尽且优先级高的进程运行。

Linux两种不同的优先级范围：

nice值：-20~+19，默认0，值越大优先级越低。

实时优先级：可配置，范围0~99，值越大与优先级越大。

4.3.3 时间片

nice值作为权重将调整进程所使用的处理器时间使用比。

I/O消耗型：不需要长的时间片。

处理器消耗型：需要越长越好的时间片。

4.3.4 调度策略的活动

文字编辑程序显然是 1/0 消耗型的，因为它大部分时间都在等待用户的键盘输入〈无论用户的输入速度有多快，

都不可能赶上处理的速度λ 用户总是希望按下键系统就能马上响应。视

频编码程序是处理器消耗型的。

4.4Linux调度算法

4.4.1 调度器类

以模块方式提供的，这样做的目的是允许不同类型的进程可以有针对性地选择调度算法。

4.4.3 公平调度

使用权重；

可运行进程数量趋于无穷，每个最少也能获得 lms 的运行时间；

任何进程所获得的处理器时间是由它自己和其他所有可运行进程nice 值的相对差值决定的。

4.5Linux调度的实现

4.5.1 时间记账

所有的调度器都必须对进程运行时间做记账。

定义在kemeVsched_fair.c 文件中的 update_curr(）函数实现了该记账功能。

4.5.2 进程选择

（1）挑选下一个任务

你从树的根节点沿着左边的子节点向下找，一直找到叶子节点，你便找到了其vruntime 值最小的那个进程。

（2）向树中加入进程

发生在进程变为可运行状态（被唤醒〉或者是通过fork（）调用第一次创建进程时。

调用＿enqueue_entity（）进行繁重的插入操作，把数据项真正插入到红黑树中。

（3）从树中删除进程

发生在进程堵塞（变为不可运行态〉或者终止时（结束运行〉。

由辅助函数＿dequeue_entityO 完成的。

4.5.3 调度器入口

主要入口点是函数schedule（），它定义在文件kemel/sched.c中。

4.5.4 睡眠和唤醒

内核的操作都相同 2 进程把自己标记成休眠状态，从可执行红黑树中移出，放入等待队列，然后调用 schedule（）选择和执行一个其他进程。

唤醒的过程刚好相反进程被设置为可执行状态，然后再从等待队列中移到可执行红黑树中。

4.6抢占和上下文切换

4.6.1 用户抢占

在以下情况产生：

从系统调返回用户空间时；从中断处理程序返回用户空间时；

4.6.2 内核抢占

在以下情况发生：

中断处理程序正在执行，且返回内核空间之前；内核代码再一次具有可抢占性；如果内核中的任务显式地调用 schedule()；

如果内核中的任务阻塞（这同样也会导敖调用 schedule()。

4.7实时调度策略

两种：SCHED_FIFO和 SCHED_RR。

4.8与调度相关的系统调用

4.8.1 与调度策略和优先级相关的系统调用

sched_setparam（）和sched__getparam（）分别用于设置和获取进程的实时优先级

nice（）函数会调用内核的 set_ user_ nice（）函数，这个函数会设置进程的 task_struct 的 static_prio 和prio 值。

4.8.2 与处理器绑定有关的系统调用

强制指定“这个进程无论如何都必须在这些处理器上运行”。