linux进程调度

阳光穿透心脏的1/2处 2022-03-25 16:55 238阅读 0赞

一般大部分进程都在阻塞中  
非抢占式只能等进程主动让步，不好，抢占式由调度程序来决定是否抢占，由谁新获得cpu，时间片。  
我们考虑I/O消耗进程大部分时间阻塞，被唤醒应立即执行（交互性），运行时间短  
CPU消耗进程运行时间长，但应降低其调度频率  
普通进程 nice（-20 到+19），越小优先级越大，  
实时进程 0到99，越大优先级越大，实时进程（deadline）优先级肯定大于普通进程  
时间片太长交互性差，太短吞吐量差（cpu时间都耗在进程切换上）  
直接nice值对于时间片长度（Unix中使用），**不好我们这里不用**，例如0分配100ms，19分配5ms，看下面两问题  
1一个nice为0，一个为19的105ms一个周期，两个19的10ms一个周期（上下文切换增加）  
2 nice为0和1的比例100:95，18和19的比例为10:5

CFS(完全公平调度)：针对普通进程  
处理器使用比：n可运行进程，每个1/n, 根据nice（优先级）调整权重，修正使用比。  
目标延迟（调度周期）：根据使用比动态计算时间片  
最小粒度：最小运行时间  
时间记账：task\_struct - sched\_entity - vruntime  
vruntime：虚拟运行时间，进程诞生后不断累加，vruntime=实际运行时间\*（nice为0的权重/权重）  
理想情况所有进程的vruntime都一样，vruntime貌似不需要，但一个周期内进程调度有先后且有些进程如IO进程运行不到给它分配的时间，所以导致各进程实际vruntime不同  
选择vruntime最小进程运行即红黑树最左叶子节点  
进程被创建或唤醒，加入红黑树，可能导致最左叶子节点变化，need\_resched，重新调度  
进程终止或阻塞，从红黑树删除  
调度类：关联着调度算法，有着自己的进程队列，可从中选出优先级最高进程。  
从最高优先级调度类中选最高优先级进程（调度实时进程的调度类优先级肯定高于调度普通进程的调度类CFS），所以肯定会先调用实时进程。  
上下文切换：虚拟内存，处理器状态（栈，寄存器）的切换  
每个进程有need\_resched标志（放在thread\_info 内）  
用户抢占：从系统调用或中断返回用户空间时，检查need\_resched发起抢占  
内核抢占：运行内核代码（如系统调用）也会时间片耗尽（从中断返回），或变得可以抢占，或主动schedule，或阻塞（调用了schedule）等，也会有抢占行为，但必须保证重新调度是安全的（没有持有锁，thread\_info的preempt\_count 为0）  
实例分析：进程正系统调用，时钟中断发生，发现时间片耗尽设置need\_resched，中断返回检查need\_resched和preempt\_count ，若count为0，可发起抢占  
count不为0，不抢占，继续系统调用中，锁释放代码检查这两个标志，满足发起抢占  
中断处理程序不可抢占，都没有进程这个概念，抢占了怎么重新调度  
实时调度策略  
SCHED\_FIFO 不基于时间片，一直运行，除非有更高优先级（直接抢占），同一优先级也只能干等  
SCHED\_RR 一直运行，同一优先级按时间片调度，  
linux是软实时：不保证deadline,但一般情况下都能满足。  
linux软的处理器亲和性，也可以强制指定（task\_struct - cpu\_allowed）cpu\_allowed会从父进程继承，然后你可以显式改动。  
yield放弃处理器时间，可放入过期队列保证一段时间内不再调度。