1、1,进程调度,2,进程调度基本概念,多进程系统，多个进程在逻辑上均可运行的情况下，操作系统决定运行哪个进程的操作称为进程调度。 操作系统中作出这种决定和进行调度的部分称作调度程序(scheduler)。 进行调度的算法称为调度算法(scheduling algorithm)。 进程调度的基本要求 公平：每个进程应该获得合理的CPU份额 有效：使CPU百分之百地忙碌 响应时间：使交互用户的响应时间尽可能短 周转时间：使批处理用户等待输出的时间尽可能短 吞吐量：使单位时间内处理的作业数量最多,3,调度算法,时间片轮转法 每个进程被分配一个时间片 时间片长度的确定 优先级调度 不同进程的重要程度不同
2、 动态优先级和静态优先级 多重队列 通过设立优先级类减少进程切换次数 最短作业优先 适用于运行时间可以预知的批作业的调度算法,保证调度算法 可以保证某种性能明确实现 彩票调度算法 进程使用各种资源的机会通过持有的彩票获得 特性：反应迅速，彩票交换 实时调度 在可调度条件下满足各种时间要求 两级调度 分别用于内存中的进程和交换到磁盘上的进程的调度,4,Linux进程分类,进程分类 交互进程 各种I/O操作 鼠标，键盘，串口，磁盘读写，. 批作业进程 很少或没有I/O操作，以CPU运算为主 计算程序，图像处理程序，. 实时进程 有各种严格的时间需求 机器人控制，音视频播放，.,5,进程状态的转换,
3、阻塞态,运行态,就绪态,6,Preemption：进程 vs 内核,进程 进程在用户空间运行时可随时被剥夺 进程在内核空间运行时 可剥夺：Solaris, Mach, . 实时操作系统 不可剥夺：Linux 2.4, . 非实时操作系统 内核 实时内核 内核过程可以被打断并进行调度 非实时内核 内核过程可以被打断，但不能进行调度。,7,选择时间片大小,进程切换时间决定时间片的基本大小 快速响应和高CPU效率是一对相互矛盾的需求 Linux选择时间片的标准 时间片尽量长 同时保证系统良好的响应时间,8,进程的优先级,优先级 静态优先级 动态优先级 相关参数 进程描述符 int prio, sta
4、tic_prio; prio_array_t *array; unsigned long rt_priority; 相关常数 MAX_USER_RT_PRIO MAX_RT_PRIO MAX_PRIO,9,nice值和优先级,对于非实时调度的进程，用户的优先级用变量nice表示。 nice取值范围：-20 - +19 nice相关操作 NICE_TO_PRIO(nice) PRIO_TO_NICE(prio) TASK_NICE(p) 其他操作函数 USER_PRIO(p) TASK_USER_PRIO(p) MAX_USER_PRIO,10,调度的实现方式,直接调度(direct invoc
5、ation) 进程执行的代码中直接使用schedule()进行调度 sleep_on(), wait_event(), . 被动调度(lazy invocation) 当进程的时间片用尽后被系统剥夺运行权利而进行的调度 在系统时钟中断处理函数中进行调度,11,schedule(),进程调度的主要实现函数。进程调度的算法体现在这个函数的实现过程中。由它来决定是否要进行进程的切换，如果要切换的话，切换到哪个进程等等。 进程调度函数schedule()是一个不断改进和变化的函数。进程调度算法一直是操作系统研究的主要课题。 调度函数的效率是首要因素。 针对特定应用可以使用特定的调度算法。 我们基于Li
6、nux 2.4.20内核研究调度函数。 调度函数的最主要目标是如何确定下一个需要运行的进程。,那么当我们要执行调度程序时，我们把这种情况叫做调度时机。,12,Linux调度时机,Linux调度时机主要有： 1、进程状态转换的时刻：进程终止、进程睡眠； 进程要调用sleep（）或exit（）等函数进行状态转换，这些函数会主动调用调度程序进行进程调度；,13,2、进程从中断、异常及系统调用返回到用户态时； 不管是从中断、异常还是系统调用返回，最终都调用ret_from_sys_call（） 从系统调用返回意味着要离开内核态而返回到用户态，而状态的转换要花费一定的时间，因此，在返回到用户态前，系统把
7、在内核态该处理的事全部做完。,14,3、设备驱动程序主动调用schedule； 当设备驱动程序执行长而重复的任务时，直接调用调度程序。在每次反复循环中，驱动程序都检查need_resched的值，如果必要，则调用调度程序schedule()主动放弃CPU。,15,4、当前进程的时间片用完时（current-counter=0）； 由于进程的时间片是由时钟中断来更新的，因此，这种情况和时机2是一样的。,16,17,进程调度小结,每个进程都有一个优先级 进程的优先级共分成140个等级，最高为0级，最低为139级。 0到99级的进程为实时进程 100到139级的进程为普通进程 优先级的动态变化 实时
8、进程的优先级不会动态变化 普通进程的优先级会随着运行情况而动态变化 但普通进程的优先级最高不会达到实时进程的优先级，即不会小于100。 进程运行的时间片由称为静态优先级的参数决定 子进程继承父进程的静态优先级 静态优先级可以通过相关系统调用而改变 调度函数总是选择active表中的优先级最高的进程运行 active表中的进程全部运行完后，互换active表和expired表 如果整个运行队列中都没有进程等待运行，则选择idle进程。 调度函数根据进程的调度策略采用不同的调度算法 只要有实时进程就绪，它永远都会得到运行。,优先级高的进程 - 更快的响应时间 时间片长的进程 - 更多的运行时间 只有在没有实时进程就绪的情况下，普通进程才能得到运行。,18,进程调度相关系统调用,nice() getpriority(), setpriority() sched_getscheduler(), sched_setscheduler() sched_getparam(), sched_setparam() sched_yield(),
