371Linux进程调度

第3章 处理机调度 本章重点 3.1 调度级别 3.2 作业调度 3.3 进程调度 一、基本概念 二、调度级别 一、基本概念 处理机调度是操作系统的重要功能之一，其调度策略决定了操作系统的类型，其算法优劣直接影响整个系统的性能。调度问题是操作系统设计的一个中心问题。 调度就是选出待分配的作业或进程。处理机调度的目的就是分配处理机。 除了挑选合适的进程投入运行以外，调度程序还要关注CPU的利用效率。 二、调度级别 在不同的操作系统中所采用的调度方式并不完全相同,可以采用一级调度、两级调度或三级调度，且调度的算法也可以完全不同。 三级调度：作业从进入系统到最后完成，经历高级调度、中级调度和低级调度三级调度。 两级调度：作业从进入系统到最后完成，经历高级调度和低级调度两级调度。 一级调度：作业从进入系统到最后完成，只经历低级调度一级调度。 ① 高级调度 高级调度：又称作业调度。 主要功能：根据一定的算法，从输入的一批作业中选出若干个作业，分配必要的资源，如内存、外设等。为其建立相应的用户作业进程和为其服务的系统进程(如I/O进程)，最后把它们的程序和数据调入内存，等待进程调度程序对其进行调度，并在作业完成后作善后处理工作。 ② 中级调度 为了使内存同时存放的进程数目不至于太多，有时需将某些进程从内存中移到外存上，以减少内存中多道程序的数目。引入中级调度的目的是提高内存的利用率和系统吞吐量。实际上是内存管理中的对换功能。 ③ 低级调度 低级调度：又称进程调度。 主要功能：根据一定的算法将CPU分配给就绪队列中的一个进程。 执行进程调度的程序称为进程调度程序，由它实现各个进程之间在CPU上的切换。进程调度程序运行频率很高，在分时系统中往往经过几十毫秒就要运行一次。 进程调度是操作系统中最基本的一种调度。在一般类型的操作系统中都必须有进程调度，且调度策略的优劣直接影响整个系统的性能。 3.1 调度级别 3.2 作业调度 3.3 进程调度 一、作业状态 二、作业调度 一、作业状态 提交状态：用户向系统提交一个作业时，该作业所处的状况。 后备状态：用户作业经过输入设备送入输出井(磁盘)中存放，等待进入内存时所处的状况。此时，该作业的数据已转换成为机器可读的内部形式，并且作业请求资源等信息也交给了操作系统。 执行状态：作业分配到所需要的资源，被调入内存，其进程经调度在处理机上执行相应的程序时所处的状况。此时该作业真正处于活动状态。 完成状态：作业完成了计算任务，结果由打印机输出，最后由系统收回分配给它的全部资源，准备退出系统时的作业状况。 作业的流程 二、作业调度 作业控制块(Job Control Block ，JCB )：为了管理和调度作业，系统为每个作业设置了一个作业控制块(JCB)，它记录该作业的有关信息。不同系统的JCB的组成内容有所区别。 作业控制块的主要内容 JCB是作业在系统中存在的唯一标志。作业进入系统时由SPOOLing系统为每个作业建立一个JCB；当作业退出系统时，则它的JCB也一起被撤消。 在磁盘输入井中的所有后备作业按作业类型(CPU型、I/O型等)组成不同的后备作业队列。由作业调度程序从中挑选作业，随后放入内存，予以运行。 作业调度主要用于批处理系统。 2. 作业调度的主要任务：完成作业从后备状态到执行状态和从执行状态到完成状态的转换。 作业调度的主要功能： 记录系统中各个作业的情况; 按照某种调度算法从后备作业队列中挑选作业; 为选中的作业分配内存和外设等资源; 为选中的作业建立相应的进程; 作业结束后进行善后处理工作。 3.1 调度级别 3.2 作业调度 3.3 进程调度 一、进程调度的功能和时机 二、两级调度模型 三、三级调度模型 一、进程调度的功能和时机 进程调度为低级调度，完成进程状态从就绪态到运行态的转化。进程调度程序完成一台物理CPU转变为多台虚拟(或逻辑)CPU的工作。 进程调度程序是操作系统的核心功能，它直接负责CPU的分配。系统中所有进程都是在CPU上运行的，进程调度程序就是它们的切换开关。 1. 进程调度的主要功能 保存现场：当前运行的进程调用进程调度程序时, 即表示该进程要求放弃CPU。这时，进程调度程序把它的现场信息, 如程序计数器及通用寄存器的内容等保留在该进程PCB的现场信息区中； 挑选进程：根据一定的调度算法, 从就绪队列中选出一个进程, 并将其状态置为运行态, 准备分配CPU； 恢复现场：为选中的进程恢复现场信息, 并将CPU控制权交给该进程, 从而接着上次间断的地方继续运行。 2. 进程调度的时机 任务完成：正在运行的进程完成任务后, 主动释放对CPU的控制； 等待资源：正在运行的进程由于等待某些资源或事件, 不得不放弃CPU; 运行到时：在分时系统中,正在运行的进程使