进程调度我真太难了！
发布时间：2022-05-04 10:54:30 所属栏目：系统 来源：互联网
导读：进程调度：我太难了！ 系统 Linux 本文讲述的进程调度模型其实就是Linux中O(1)调度算法和CFS（完全公平调度算法）调度算法的雏形，为了便于理解，文中进行了一定程度的简化。 1. 任务切换 现在有一块CPU，但是有两个程序都想来执行，我们需要开发一个任务调
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进程调度：我太难了！ 系统 Linux 本文讲述的进程调度模型其实就是Linux中O(1)调度算法和CFS（完全公平调度算法）调度算法的雏形，为了便于理解，文中进行了一定程度的简化。 1. 任务切换 现在有一块CPU，但是有两个程序都想来执行，我们需要开发一个任务调度程序。 只有两个程序，so easy啦!让它们交替执行就行了。 为了实现切换，我们提供一个API，这两个程序执行一会儿就主动调用一下这个API，然后在这个API内部实现任务的切换。 所谓的切换，其实就是把当前进程的上下文(也就是CPU一堆的寄存器值)保存到进程的TCB(进程控制块，每个进程对应的内存数据结构)里。然后把另一个进程TCB里的上下文寄存器的值装载起来，开始运行。 这是一种主动配合式的调度。 2. 抢占 然而，理想很美好，现实很骨感。 这些个程序可能不是那么听话，可能很久都不调用我们的API交出CPU，甚至可能搞了个死循环，另一个程序永远也没机会执行。 看来：不能依赖程序主动交出执行权，调度程序需要有抢占CPU的能力！ 怎么抢占呢？ 我们可以利用时钟中断！ 因为一旦有中断事件到来，CPU就得去执行中断处理程序。只要在时钟中断的处理函数里面加入调度入口，就能抢到CPU的执行权。 为了公平起见，我们决定让每个进程都执行一小段时间，我们把这个叫做时间片，比如100ms，然后轮流执行它们就可以了，差不多是这个样子： 我们给CPU编程，让它每1ms发送一次时钟中断。在每个时钟中断到来时，检查当前的线程运行时间是否足够100ms，如果没有就将当前线程运行的时间+1ms，然后中断处理结束，让它继续运行。 如果检查发现时间已经到了100ms，就切换另一个进程来运行。 100ms对于人类几乎感知不到，所以还以为两个线程是在同时运行。 一个最最最简单的任务调度程序就完成了。 3. 优先级 后来，进程进一步多了起来，6个、7个、···、100个。 每一个进程都执行100ms，转一圈下来就是10000ms=10s。 一个打字程序，按了键盘10s钟之后才反应过来，这系统卡的一匹，简直没法用。 我们可以把每个进程执行的时间缩短为10ms，转一圈下来变成了1000ms=1s，情况好了很多，但还是有点卡。 而且这一招架不住进程越来越多，200个，300个，甚至更多，转一圈的时间还是在变长。 但又不好继续压缩时间，否则就花太多时间在切换上了，真正执行的时间变少。 归根结底，问题在于进程多了以后，再按照顺序轮转不合时宜了。 得让一些进程拥有VIP特权，能够优先执行。 要不这样吧，给每个进程设定一个优先级，从1到40，总共40个优先级，数字越大，优先级越高。 调度的时候，把队列遍历一圈，找出里面优先级最高的进程来执行。 现在，我们只需要给打字程序这样的交互式进程设定一个高优先级，再次按下键盘后，很快就能得到响应了。 4. 优先级与时间片 到目前为止，虽然进程有优先级之分，但这只影响它们的调度顺序，而不影响它们执行的时间，所有的进程时间片依然是100ms。 现在，优先级高的程序提出了抗议：我执行的任务很重要，需要给我更长的CPU时间片! 于是，一个新的需求来了：不同优先级进程，运行的时间片需要有区别。 优先级高的，时间片得长一点;优先级低的，时间片得短一些。 这个需求倒也好办，我们以中间优先级20为基础，设定优先级为20的进程时间片是100ms，优先级每增加1级，时间片+5ms，每减少一级，时间片-5ms。 现在，高优先级的进程不仅能够优先被执行，给它分配的运行时间也更多了。 上面的时间片分配算法还不算是完美，它有一个问题： 如果现在只有两个优先级为20和21的进程在运行，时间片分别是100ms和105ms，那么两个进程分别能获取到的CPU时间占比是100/(100+105)=48.7%和105/(100+105)=51.2%。 优先级增加1，CPU时间占比多了2.5%，看起来没什么问题。 现在如果换成只有两个优先级为1和2的进程在运行，时间片分别是5ms和10ms，那么两个进程分别能获取到的CPU时间占比是5/(5+10)=33.3%和10/(5+10)=66.7%。 优先级2只比优先级1的进程高了一级，获取的CPU时间占比就翻了一倍! 同样是优先级加1，这差距咋就这么大呢？ 说好的公平呢？ （编辑：常州站长网） 【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容! |
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