3.静态优先级算法 静态优先级算法仅在一条语句上有区别,运行示意图类似RR算法,每个进程按照固定的优先级(即50减去需要时间)依次执行。
我们平时分享的µC/OS、FreeRTOS、RT-Thread、ThreadX这些都是实时操作系统(RTOS),那么有读者问:什么是分时操作系统,Linux属于实时操作系统吗?
在上一篇文章中介绍了 Linux 内核是如何对进程进行管理的,这篇将阐述内核是如何对进程进行调度。因为这篇文章努力用简单的语言把进程调度这件事情描述清楚,所以文章篇幅略长,建议收藏慢看。也欢迎关注公众号 CS 实验室 ,目前在写一些开发中常用但不常了解细节的东西,比如 Linux 内核、Python 进阶。
2. 掌握进程调度算法,如先来先服务调度算法(first come first served,FCFS)、短作业优先调度算法(shotjob first,SJF)、时间片轮转调度算法。
每个程序都会收到一张环境表,环境表是一个字符指针数组,每个指针指向一个以’\0’结尾的环境字符串
软件工程师们总习惯把OS(Operating System,操作系统)当成是一个非常值得信赖的管家,我们只管把程序托管到OS上运行,却很少深入了解操作系统的运行原理。确实,OS作为一个通用的软件系统,在大多数的场景下都表现得足够的优秀。但仍会有一些特殊的场景,需要我们对OS进行各项调优,才能让业务系统更高效地完成任务。这就要求我们必须深入了解OS的原理,不仅仅只会使唤这个管家,还能懂得如何让管家做得更好。
lab6 会依赖 lab1~lab5 ,我们需要把做的 lab1~lab5 的代码填到 lab6 中缺失的位置上面。练习 0 就是一个工具的利用。这里我使用的是 Linux 下的系统已预装好的 Meld Diff Viewer 工具。和 lab5 操作流程一样,我们只需要将已经完成的 lab1~lab5 与待完成的 lab6 (由于 lab6 是基于 lab1~lab5 基础上完成的,所以这里只需要导入 lab5 )分别导入进来,然后点击 compare 就行了。
调度是分层次的,在操作系统中,一般将调度分为高级调度、中级调度和低级调度。 高级调度也称作业调度,其主要任务是按一定的原则,对磁盘中的处于后备状态的作业进行选择并创建为进程。 中级调度的主要任务是按照给定的原则和策略,将处在磁盘对换区中切具备运行条件的就绪进程调入内存,或将处于内存就绪状态或内存阻塞状态的进程交换到对换区。
Java 里面进行多线程通信的主要方式就是共享内存的方式,共享内存主要的关注点有两个:可见 性和有序性原子性。Java 内存模型(JMM)解决了可见性和有序性的问题,而锁解决了原子性的 问题,理想情况下我们希望做到“同步”和“互斥”。有以下常规实现方法:
Linux Kernel Development 一书中,关于 Linux 的进程调度器并没有讲解的很全面,只是提到了 CFS 调度器的基本思想和一些实现细节;并没有 Linux 早期的调度器介绍,以及最近这些年新增的在内核源码树外维护的调度器思想。所以在经过一番搜寻后,看到了这篇论文 A complete guide to Linux process scheduling,对 Linux 的调度器历史进行了回顾,并且相对细致地讲解了 CFS 调度器。整体来说,虽然比较啰嗦,但是对于想要知道更多细节的我来说非常适合,所以就有了翻译它的冲动。当然,在学习过程也参考了其它论文。下面开启学习之旅吧,如有任何问题,欢迎指正~
本节我们先来学习Linux早期的调度算法的设计,先从最早的调度器算法开始,此调度器时间复杂度是O(n),所以也可以称为O(n)调度算法。我们选择的内核版本是linux-2.4.19。
短程调度准则(Short-Tem Scheduling Criteria)从两个维度来划分:
欢迎来到操作系统系列,依然采用图解 + 大白话的形式来讲解,让小白也能看懂,帮助大家快速科普入门
活锁、死锁本质上是一样的,原因是在获取临界区资源时,并发多个进程/线程声明资源占用(加锁)的顺序不一致,死锁是加不上就死等,活锁是加不上就放开已获得的资源重试,其实单机场景活锁不太常见。举个例子资源A和B,进程P1和P2,
我们知道,程序需要获得CPU的资源才能被调度和执行,那么当一个进程由于某种原因放弃CPU然后进入阻塞状态,下一个获得CPU资源去被调度执行的进程会是谁呢?下图中,进程1因为阻塞放弃CPU资源,此时,进程2刚IO操作结束,可以获得CPU资源去被调度,进程3的时间片轮转结束,也同样可以获得CPU资源去被调度,那么,此时的操作系统应该安排哪个进程去获得CPU资源呢?这就涉及到我们操作系统的CPU调度策略了。
时间片轮转调度算法是一种常见的进程调度算法,它将CPU时间分成若干个时间片,每个进程在一个时间片内执行一定的时间,然后被暂停,等待下一个时间片再次执行。如果进程在一个时间片内没有执行完毕,它将被放回就绪队列的末尾,等待下一次调度。
当进程1执行陷入阻塞时,需要进行进程调度,此时有进程2和进程3都处于就绪态,问: 应该选择哪个进程进行切换?
调度器面对的情形就是这样, 其任务是在程序之间共享CPU时间, 创造并行执行的错觉, 该任务分为两个不同的部分, 其中一个涉及调度策略, 另外一个涉及上下文切换.
最近在研究Linux的短程调度(进程调度包括长程调度、中程调度和短程调度,详见参考博客1)相关的算法和调度器,由参考博客1可知,短程调度的主要任务是按照某种策略和算法将处理机分配给一个处于就绪状态的进程,分为抢占式和非抢占式。中程调度(又叫中级调度)的主要任务则是按照给定的原则和策略,将处于外存交换区中的就绪状态或等待状态的进程调入内存,或把处于内存就绪状态或内存等待状态的进程交换到外存交换区。长程调度(又叫高级调度)的主要任务则是将已进入系统并处于后备状态的作业按某种算法选择一个或一批,为其建立进程,并进入主机,装入内存;当该作业执行完毕时,负责回收系统资源。如下图所示:
综上即FCFS算法对长作业有利,对短作业不利(例如上面例题种P3作业的带权周转时间达到了很大的8)
Java 中用到的线程调度算法主要是时间片轮转和优先级抢占,具体实现依赖于各种 JVM 和操作系统的情况。
先来先服务和短作业优先调度算法 1.FCFS 特点:简单,有利于长作业 即CPU繁忙性作业 2.短作业进程优先调度算法:SJ(P)F 提高了平均周转时间和平均带权周转时间(从而提高了系统吞吐量) 特点:对长作业不利,有可能得不到服务(饥饿) 估计时间不易确定
系统将按照作业到达的先后次序来进行作业调度,或者说它是优先考虑在系统中等待时间最长的作业,而不管该作业所需执行时间的长短,从后备作业队列中优先选择几个最先进入该队列的作业,将他们调入内存,为他们分配资源和创建进程。然后把它放入就绪队列。当在进程调度中采用FCFS算法时,每次调度是从就绪的进程队列中选择一个最先进入该队列的进程,为之分配处理机,使之投入运行。该进程一直运行到完成或发生某事件而组赛后,进程调度程序才将处理机分配给其他进程。 在进程调度中采用先来先服务算法的时候,每次调度就从就绪队列中选一个最先进入该队列的进程,为之分配处理机,即谁第一排队谁就先被执行。
想当初,操作系统创造我时,只是打算让我用 FCFS 调度算法,简单维护下进程的秩序。但我后来的发展,远远超过了他的想象。
先来先服务(FCFS)调度算法是一种最简单的调度算法,该算法既可用于作业调度,也可用于进程调度。当在作业调度中采用该算法时,每次调度都是从后备作业队列中选择一个或多个最先进入该队列的作业,将它们调入内存,为它们分配资源、创建进程,然后放入就绪队列。在进程调度中采用FCFS算法时,则每次调度是从就绪队列中选择一个最先进入该队列的进程,为之分配处理机,使之投入运行。该进程一直运行到完成或发生某事件而阻塞后才放弃处理机。
CPU 在计算机系统中是非常重要的,但是早期的时候非常简单,是因为它像其他资源一样被一个作业所独占,不存在什么处理及分配或者调度的问题,但是随着各种多道程序的设计以及不同类型的操作系统的出现,不同的CPU的管理方法将会为用户提供不同性能的操作系统
嵌入式实时操作系统的核心就是调度器和任务切换。调度器的核心就是调度算法。 任务切换的实现在不同的嵌入式实时操作系统中区别不大,基本相同的硬件内核架构,任务切换也是相似的。
进程是操作系统虚拟出来的概念,用来组织计算机中的任务。但随着进程被赋予越来越多的任务,进程好像有了真实的生命,它从诞生就随着CPU时间执行,直到最终消失。不过,进程的生命都得到了操作系统内核的关照。就好像疲于照顾几个孩子的母亲内核必须做出决定,如何在进程间分配有限的计算资源,最终让用户获得最佳的使用体验。内核中安排进程执行的模块称为调度器(scheduler)。这里将介绍调度器的工作方式。
进程的调度是由操作系统完成的,其目的是为了在一个进程占用CPU执行自己的操作后,选择下一个进程来占用CPU。调度发生的原因很简单,每个进程都希望能够占用CPU进行工作。因此,调度程序会进行上下文切换,并选择一个进程来执行其功能。
进程控制块PCB(Process Control Block)描述的是进程的基本信息以及进程的运行状态,我们说的创建及撤销进程都是对进程控制块PCB的操作。
进程调度是由操作系统的进程调度程序按照某种策略和算法从就绪态进程中为当前空闲的CPU选择要运⾏的新进程,常用的进程调度算法有以下几种:
**高响应比优先算法规则**:在每次调度时先计算各个作业/进程的*相应比*,选择*相应比最高的*作业/进程为其服务
然后发现,操作系统的知识点考察还是比较多的,大厂就是大厂就爱问基础知识。其中,关于操作系统的「调度算法」考察也算比较频繁。
在多道程序环境中,主存中有着多个进程,其数目往往多于处理机数量。这就要求系统能按照某种算法动态地把处理机分配给就绪队列中的一个进程,使之执行,分配处理机的任务是由处理机调度程序完成的。 处理机调度 在多道程序系统中,一个作业被提交后必须经过处理机调度后,方能获得处理机执行。对于批量型作业而言,通常需要经历作业调度(也称为高级调度)和进程调度(也称为低级调度)两个过程才能获得处理机;而对于终端型作业而言,通常只需要经过进程调度就可以获得处理机。除了上述两种调度,操作系统中往往也设置了中级调度,用来提
编辑手记:本文主要讲解Linux IO调度层的三种模式:cfp、deadline和noop,并给出各自的优化和适用场景建议。 作者简介: 邹立巍 Linux系统技术专家。目前在腾讯SNG社交网络运营部
当一个计算机是多道程序设计系统时,会频繁的有很多进程或者线程来同时竞争 CPU 时间片。当两个或两个以上的进程/线程处于就绪状态时,就会发生这种情况。如果只有一个 CPU 可用,那么必须选择接下来哪个进程/线程可以运行。操作系统中有一个叫做 调度程序(scheduler) 的角色存在,它就是做这件事儿的,该程序使用的算法叫做 调度算法(scheduling algorithm) 。
不管啥系统,进程的数量一般多余处理机数,那她们就会对处理机争抢,指望着处理机今晚能翻自己的牌子。系统自带的进程也会参与这场争抢,所以后宫太监长进程调度程序会按一定的策略,动态地把处理机分配给处于就绪队列中的某一个进程,以使之执行。
论坛原始地址(持续更新):http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=99514 第13章 任务调度—抢占式,时间片和合作式 本章教
首先,从操作系统的层次来说,进程(Progress)是资源分配和系统调度的的基本单位也可以理解为程序的基本执行实体;当一个程序被载入到内存中并准备执行,它就是一个进程!当进程被创建了,操作系统就会为该进程分配一个唯一、不重复的 ID,用于区分不同的进程
进程线程的区别 1、进程是什么? 是具有一定独立功能的程序、它是系统进行资源分配和调度的一个独立单位,重点在系统调度和单独的单位,也就是说进程是可以独立运行的一段程序。 当进程激活时,操作系统就将系统的资源包括内存、I/O和CPU等分配给它,使它执行。 2、线程又是什么? 线程进程的一个实体,是CPU调度和分派的基本单位,他是比进程更小的能独立运行的基本单位,线程自己基本上不拥有系统资源。每一个线程对应于它在进程中的一个函数,也就是内存中的代码段,多个线程执行时CPU会根据它们的优先级分配时间,使它们完成自己的功能。 一般来说,进程中至少一个线程,一个主线程和其他线程组成一个进程。多个线程的目的在于分享CPU的时间片,从而完成并行任务。
但凡懂Linux内核的,都知道Linux内核的CFS进程调度算法,无论是从2.6.23将其初引入时的论文,还是各类源码分析,文章,以及Linux内核专门的图书,都给人这样一种感觉,即 CFS调度器是革命性的,它将彻底改变进程调度算法。 预期中,人们期待它会带来令人惊艳的效果。
调度研究的问题是:面对有限的资源,如何处理任务执行的先后顺序。对于处理机调度来说,这个资源就是有限的处理机,而任务就是多个进程。故处理机调度研究的问题是:面对有限的处理机,如何从就绪队列中按照一定的算法选择一个进程并将处理机分配给它运行,从而实现进程的并发执行。处理机调度共有三个层次,这三个层次也是一个作业从提交开始到完成所经历的三个阶段。
进程调度是指在进程之间选择一个进程将其送上CPU执行,通常这个是由操作系统中的调度程序执行。
1. 先来先服务调度算法。先来先服务(FCFS)调度算法是一种最简单的调度算法,该算法既可用于作业调度, 也可用于进程调度。FCFS算法比较有利于长作业(进程),而不利于短作业(进程)。由此可知,本算法适合于CPU繁忙型作业, 而不利于I/O繁忙型的作业(进程)。
所谓进程调度方式,是指当某个进程正在处理机上执行时,若有某个更为重要或紧迫的进程需要处理,即有优先权更高的进程进入就绪队列,此时应如何分配处理机。通常有以下两种进程调度方式:
(2)不考虑缓存情况,CPU能且只能对内存进行读写,不能访问外设(输入输出设备);
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