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。
参考 【Linux 内核】调度器 ⑨ ( Linux 内核调度策略 | SCHED_NORMAL 策略 | SCHED_FIFO 策略 | SCHED_NORMAL 策略 | SCHED_BATCH策略 ) 博客 , 介绍了 Linux 内核相关的调度策略 ;
Linux 内核是一个无比复杂的系统,要想看清大致的脉络也非易事。其实,可以把运行中的Linux想像成一个人类的社会,当中的进程就是社会中的人。
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。
该文章介绍了Linux 系统中进程的调度、进程的优先级以及实时进程的调度策略。首先介绍了Linux 系统中的进程调度,包括不同的调度类型、调度算法和调度优先级。其次,讨论了Linux 系统中的实时进程调度,包括实时进程的定义、调度特性和实时进程的调度算法。最后,介绍了Linux 系统中进程调度的实现,包括内核中的进程管理、进程的地址空间、进程的调度和同步以及进程的内存管理。
我就知道有人会这么说,然而那样就成了一篇议论文了,而我只是想写一篇随笔。所以,不管事实是不是那样,反正我就是觉得Windows,MacOS,iOS都很流畅,而Linux,Android却很卡。当然了,这里说的是GUI,如果考量点换成是Web服务的吞吐和时延,那估计结论要反过来了,不过那是客户端程序感觉到的事,作为人,who care!
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。它从诞生到随着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。
" 实时进程 " 优先级 高于 " 普通进程 " , 如果当前 Linux 系统的执行队列中有 " 实时进程 " , 调度器 会 优先选择 " 实时进程 " 进行调度 ;
链接:https://blog.csdn.net/dog250/article/details/96362789
通过此次实验,我将近花了一周的时间去弄懂操作系统linux-2.4.22内核的代码,由于确实在上万行代码的浏览中有些乏力所以写了大量的注释,参考了部分博客,也查阅了大量的资料,回答了实验六要求的六个问题,并提出自己的改进策略:
我就知道有人会这么说,然而那样就成了一篇议论文了,而我只是想写一篇随笔。所以,不管事实是不是那样,反正我就是觉得Windows,MacOS,iOS都很流畅,而Linux,Android却很卡。当然了,这里说的是GUI,如果考量点换成是Web服务的吞吐和时延,那估计结论要反过来了,不过那是客户端程序感觉到的事,作为人,who cares!
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。
" Linux 应用进程 " 可以根据 " Linux 内核 " 提供的 " 调度策略 " 选择 " 调度器 " ;
Linux是多任务操作系统,cpu划分固定时间片,分给每个进程,当前进程时间片执行完毕,将挂起,运行下一个进程。而进程运行时,需要到寄存器中获得要运行的指令和指令所在内存的位置。
Linux 内核的 " 进程调度 " 是按照 设计好的调度算法 安排的 , 该算法对应的功能模块 称为 " 调度器 " , 英文名称是 Scheduler ;
主流操作系统的线程模型有三种:内核线程模型、用户线程模型、混合线程模型,感兴趣的可以自己查阅相关资料 HotSpot虚拟机使用的是内核线程模型(Kernel-Level Thread, KLT):由操作系统内核(Kernel,下称内核)支持的线程,这种线程由内核来完成线程切换,一个线程对应一个内核线程,注意内核线程也是进程
进程优先级 📷 Linux内核中进程优先级一般分为动态优先级和静态优先级,动态优先级是内核根据进程的nice值、IO密集行为或者计算密集行为以及等待时间等因素,设置给普通的进程;静态优先级是用户态应用设置给实时进程。在调度中静态优先级的进程优先级更高。 📷 一般应用分为IO密集型和计算密集型;I/O密集型是进程执行I/O操作时候等待资源或者事件时候,数据读取到后恢复进程的运行,这样基本出于等待IO和运行之间进行交替,由于具有这样的特性,进程调度器通常会将短的CPU时间片分配给I/O密集型进程。计算密集型是进
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.
Linux是一个支持多任务的操作系统,而多个任务之间的切换是通过 调度器 来完成,调度器 使用不同的调度算法会有不同的效果。
所以我们会比较好了解CPU密集型,需要大量计算资源,会非常消耗cpu,I/O密集型需要等待I/O,会有大量的不可中断进程,
先了解一下操作系统的一些相关概念,大部分操作系统(如Windows、Linux)的任务调度是采用时间片轮转的抢占式调度方式,也就是说一个任务执行一小段时间后强制暂停去执行下一个任务,每个任务轮流执行。任务执行的一小段时间叫做时间片,任务正在执行时的状态叫运行状态,任务执行一段时间后强制暂停去执行下一个任务,被暂停的任务就处于就绪状态等待下一个属于它的时间片的到来。这样每个任务都能得到执行,由于CPU的执行效率非常高,时间片非常短,在各个任务之间快速地切换,给人的感觉就是多个任务在“同时进行”,这也就是我们所说的并发(并发简单来说多个任务同时执行)。
实时操作系统,当外界事件和数据产生时,系统能以足够快的速度予以处理,其处理结果能在规定的时间内控制生产结果或对系统做出响应,并控制所有实时任务协调一致运行的操作系统。
本文是《Linux内核设计与实现》第四章的阅读笔记,代码则是摘自最新的4.6版本linux源码(github),转载请注明出处。
进程是一个可执行程序在运行时的一块独立的虚拟内存[1]空间,Linux 给每个进程分配一个虚拟内存空间,包括栈空间、未使用内存、堆空间、BSS、DATA、TEXT 等。
大家好,我是cloud3,本文讲一下操作系统中的调度算法以及多处理中的调度问题。
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~
一. linux内核简介 1. linux简介 1.1 unix的特点 unix很简洁,仅提供几百个系统调用,并有非常明确的设计目的 unix所有东西都当作文件对待,这种抽象使对数据和设备都通过一套相同的系统调用接口进行 内核用C语言编写,移植能力很强 进程创建迅速,独特的fork调用 提供了简洁但是稳定的进程间通讯原语 1.2 unix和linux linux克隆unix,但不是unix linux借鉴了unix很多的设计,并且实现了 unix的api linux没有直接使用unix的源代码,但完整表达了
本文讲解系统的进程管理相关内容,系统的进程管理是有关系统的所有进程的调度、排序、分配资源、创建、销毁等,是比较重要的内容。
调度程序没有太复杂的原理。最大限度地利用处理器时间的原则是,只要有可以执行的进程,那么就总会有进程正在执行。但是只要系统中进程的数目比处理器的个数多,就注定会有一些进程不能一 直执行。这些进程在等待运行。在一 组处于可运行状态的进程中选择一个来执行,是调度程序所需完成的基本工作。
在早期的 linux 操作系统中,2.4 版本到 2.6 版本之间,linux 采用了实现起来十分简单的 O(n) 调度器。
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?
在多任务操作系统中,为了提高CPU的利用率,可以让当前系统运行远多于CPU核数的线程。但是由于同时运行的线程数是由CPU核数来决定的,所以为了支持更多的线程运行,CPU会把自己的时间片轮流分给其他线程,这个过程就是上下文切换。 导致上下文切换的原因有很多,比如通过wait()、sleep()等方法阻塞当前线程,这时CPU不会一直等待,而是重新分配去执行其他线程。当后续CPU重新切换到当前线程时,CPU需要沿着上次执行的指令位置继续运行。因此,每次在CPU切换之前,需要把CPU寄存器和程序计数器保存起来,这些信息会存储到系统内核中,CPU再次调度回来时会从系统内核中加载并继续执行。简而言之,上下文切换,就是CPU把自己的时间片分配给不同的任务执行的过程。
什么是线程?线程与进程与有什么关系?这是一个非常抽象的问题,也是一个特别广的话题,涉及到非常多的知识。我不能确保能把它讲的话,也不能确保讲的内容全部都正确。即使这样,我也希望尽可能地把他讲通俗一点,讲的明白一点,因为这是个一直困扰我很久的,扑朔迷离的知识领域,希望通过我的理解揭开它一层一层神秘的面纱。
O(n)调度器采用一个runqueue运行队列来管理所有可运行的进程,在主调度schedule函数中会选择一个优先级最高,也就是时间片最大的进程来运行,同时也会对喜欢睡眠的进程做一些补偿,去增加此类进程的时间片。当runqueue运行队列中无进程可选择时,则会对系统中所有的进程进行一次重新计算时间片的操作,同时也会对剩余时间片的进程做一次补偿。
原文:http://blog.csdn.net/luoweifu/article/details/46595285 作者:luoweifu
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。
之前我写过一篇分析 O(1)调度算法 的文章:O(1)调度算法,而这篇主要分析 Linux 现在所使用的 完全公平调度算法。
为什么要了解内核的调度策略呢?呵呵,因为它值得我们学习,不算是废话吧。内核调度程序很先进很强大,管理你的Linux上跑的大量的乱七八糟的进程,同时还保持着对用户操作的高灵敏响应,如果可能,为什么不把这种思想放到自己的应用程序里呢?或者,有没有可能更好的实现自己的应用,使得操作系统能够以自己的意志来分配资源给自己的进程?
一般来说,在操作系统中会运行多个进程(几个到几千个不等),但一台计算机的 CPU 资源是有限的,如 8 核的 CPU 只能同时运行 8 个进程。那么当进程数大于 CPU 核心数时,操作系统是如何同时运行这些进程的呢?
蒋彪,腾讯云高级工程师,10+年专注于操作系统相关技术,Linux内核资深发烧友。目前负责腾讯云原生OS的研发,以及OS/虚拟化的性能优化工作。 导语 混部,通常指在离线混部(也有离在线混部之说),意指通过将在线业务(通常为延迟敏感型高优先级任务)和离线任务(通常为 CPU 消耗型低优先级任务)同时混合部署在同一个节点上,以期提升节点的资源利用率。其中的关键难点在于底层资源隔离技术,严重依赖于 OS 内核,而现有的原生 Linux kernel 提供的资源隔离能力在面对混部需求时,再次显得有些捉襟见肘(
原创作品转载请注明出处https://github.com/mengning/linuxkernel/
多核CPU现在很常见,那么问题来了,一个程序在运行时,只在一个CPU核上运行?还是交替在多个CPU核上运行呢?Linux内核是如何在多核间调度进程的呢?又是内核又是CPU核,两个核有点绕,下面称CPU处理器来代替CPU核。
什么是CPU时间片?我们现在所使用的Windows、Linux、Mac OS都是“多任务操作系统”,就是说他们可以“同时”运行多个程序,比如一边打开Chrome浏览器浏览网页还能一边听音乐。
指挥linux系统稳定运行的核心是linux内核。这个内核相当于linux系统的“大脑”,linux系统的就是在linux内核上发展起来的。linux高可用就是针对linux内核的。
http://blog.chinaunix.net/uid-20788636-id-1841334.html
来源:IBM 译者:ljianhui 链接:blog.csdn.net/ljianhui/article/details/46718835 1.1 Linux进程管理 进程管理是操作系统的最重要的功能之一。有效率的进程管理能保证一个程序平稳而高效地运行。 Linux的进程管理与UNIX的进程管理相似。它包括进程调度、中断处理、信号、进程优先级、上下文切换、进程状态、进度内存等。 在本节中,我们将描述Linux进程管理的基本原理的实现。它将更好地帮助你理解Linux内核如何处理进程及其对系统性能的影响。
提到CPU利用率,就必须理解时间片。什么是CPU时间片?我们现在所使用的Windows、Linux、Mac OS都是“多任务操作系统”,就是说他们可以“同时”运行多个程序,比如一边打开Chrome浏览器浏览网页还能一边听音乐。
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