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1、Linux操作系统分析,陈香兰 Fall 2010,12/25/2020,Linux操作系统分析,2,12/25/2020,Linux操作系统分析,3,12/25/2020,Linux操作系统分析,4,第二种分类 交互式进程(interactive process) 需要经常与用户交互，因此要花很多时间等待用户输入操作 响应时间要快，平均延迟要低于50150ms 典型的交互式程序：shell、文本编辑程序、图形应用程序等,12/25/2020,Linux操作系统分析,5,批处理进程(batch process) 不必与用户交互，通常在后台运行 不必很快响应 典型的批处理程序：编译程序、科学计算。

2、 实时进程(real-time process) 有实时需求，不应被低优先级的进程阻塞 响应时间要短 典型的实时进程：视频/音频、机械控制等,12/25/2020,Linux操作系统分析,6,Linux中的进程调度,Linux既支持普通的分时进程，也支持实时进程 Linux中的调度是多种调度策略和调度算法的混合。 什么是调度策略？ 是一组规则，它们决定什么时候以怎样的方式选择一个新进程运行 Linux的调度基于分时和优先级 随着版本的变化，分时技术在不断变化,12/25/2020,Linux操作系统分析,7,Linux的进程根据优先级排队 根据特定的算法计算出进程的优先级，用一个值表示 这个值。

3、表示把进程如何适当的分配给CPU Linux中进程的优先级是动态的 调度程序会根据进程的行为周期性的调整进程的优先级 较长时间未分配到CPU的进程，通常 已经在CPU上运行了较长时间的进程，通常,12/25/2020,Linux操作系统分析,8,与调度相关的系统调用,nice getpriority/setpriority sched_getscheduler/sched_setscheduler sched_getparam/sched_setparam sched_yield sched_get_priority_min/sched_get_priority_max sched_rr_ge。

4、t_interval,12/25/2020,Linux操作系统分析,9,采用常规分时时，时间片的选择,时间片的长短对系统性能非常关键，它既不能太长也不能太短 太短： 频繁的切换会造成系统开销过大 假如切换时间为1ms，时间片设置为1ms，那就没空执行进程了,12/25/2020,Linux操作系统分析,10,太长 几乎每个进程都一次运行完 并发的概念基本消失 普通进程需要等待很长时间才能运行 时间片大小的选择总是一种折衷。Linux采取单凭经验的方法，即选择尽可能长的时间片，同时能保持良好的响应时间,12/25/2020,Linux操作系统分析,11,调度算法,Linux 2.4的调度算法 需。

5、要遍历可运行队列，算法O(n) Epoch，基本时间片，动态优先级 Linux 2.6.17的调度算法(2.6.23之前) 采用双队列(Active；expire )，按照优先级组队，O(1) Linux 2.6.26的调度算法 非实时：CFS，vruntime，红黑树 实时：优先级队列 Linux进程可以指定该进程所采用的调度策略 调度算法根据进程的调度策略，采用不同的调度算法,12/25/2020,Linux操作系统分析,12,Linux 2.6.26中的调度策略：Policy，调度类型,include/linux/sched.h 在task_struct中，使用数据项policy来表达该。

6、进程采用的调度策略,12/25/2020,Linux操作系统分析,13,查看各个policy的使用情况,12/25/2020,Linux操作系统分析,14,kernel/sched.c,12/25/2020,Linux操作系统分析,15,调度类型,阅读const struct sched_class，调度类 rt_sched_class fair_sched_class idle_sched_class,rt_sched_class,fair_sched_class,idle_sched_class,kernel/sched_idletask.c,kernel/sched_fair.c,ker。

7、nel/sched_rt.c,12/25/2020,Linux操作系统分析,16,阅读2.6.26的schedule函数,调度函数的关键： 调度算法的关键 入列 CFS根据vruntime的值入列，其关键在于vruntime值的计算 RT根据优先级入列,kernel/sched.c，参见函数schedule(),kernel/sched_fair.c，update_curr,12/25/2020,Linux操作系统分析,17,Linux2.6.26中的优先级,优先数范围为0139，其中099为实时优先数 普通任务和批处理任务的优先数在100139之间 优先数越大，优先级越低。,12/25/20。

8、20,Linux操作系统分析,18,Linux2.6.26中的nice值,Nice值用来调整进程的优先级 Nice值的范围在-2019之间。,Thanks！,The end.,12/25/2020,Linux操作系统分析,20,以下内容作为参考：2.4的调度算法,epoch linux调度算法把CPU时间划分为时期(epoch) 在一个单独的时期内，每个进程有一个指定的时间片 一个进程用完它的时间片时，就会被强占 只要进程的时间片没有用完，就可以被多次调度运行 当所有的进程用完它的时间片的时候，一个时期才结束，此时要重新计算所有进程的时间片，并重新开始一个新的时期,12/25/2020,Lin。

9、ux操作系统分析,21,基本时间片(base time quantum) 每个进程有一个基本时间片 可以通过nice、setpriority系统调用调整进程的基本时间片 新进程总是继承父进程的基本时间片 时间片的计算公式：,nice缺省为0(在-20到19之间选择),通常，基本时间片的值 为6，由于时钟中断大约10ms左右， 因此基本时间片的长度大约60ms,12/25/2020,Linux操作系统分析,22,2.4调度程序使用的数据结构,进程描述符中： need_resched：是否需要调度 policy：调度策略,先入先出的实时进程,循环轮转的实时进程,普通的分时进程,当一个进程自动放弃运。

10、行时设置,12/25/2020,Linux操作系统分析,23,rt_priority：实时进程的静态优先级，普通进程不用 counter：当前剩余时间片 新时期开始时根据上述计算公式计算 每次时钟中断发生，时间片都会-1，直到为0(则请求调度) 创建一个新的进程时，子进程会继承父进程的一半剩余时间片 nice：对时间片进行调节,12/25/2020,Linux操作系统分析,24,schedule函数,schedule函数实现调度 目的：在运行队列中找到一个进程，把CPU分配给它 调用方法： 直接调用，如sleep_on 松散调用，根据need_resched标记 阅读schedule函数，了解如何区分实时和非实时进程,12/25/2020,Linux操作系统分析,25,2.4调度算法的性能,不适合进程数量很大的情况 重新计算所有进程的动态优先级很耗时 对高负载系统来说，预定义的时间片太长 对于I/O密集型的程序不是很有利 对实时应用的支持是微弱的,12/25/2020,Linux操作系统分析,26,2.6.17中的优先级队列,优先级队列的组织 双队列：active和expired。