CPU调度，决定了CPU执行进程的策略，好的调度policy需要兼顾进程首次被调度的等待时间和进程结束执行的等待时间，因此在算法设计上极其精妙。本章完全Copy自OSTEP，介绍了基础的调度算法。...，按照剩余时间进行调度（可以看作把job分割） Metric II 首次被调度等待的时间 Round Robin 时间切片，每次切片都轮换所有进程。...更慢，因此CPU需要等待I/O完成，此时CPU处于闲置，因此可以Switch给其他进程。...intensive，可以高优先级处理，反正大部分时间都是空闲的） 问题： 1.starvation 大量I/O-intensive 挤占高优先级，导致CPU-intensive无法执行。...---- 疑惑 首次被调度等待的时间 Round Robin 时间切片，每次都轮换所有进程。
但是如果这个进程有严重的I/O延迟，系统会自动的调另一个上去。或者这个进程用sched_yield函数把CPU隔一段时间分出去。或者它被高优先级的进程取代。...如果运用了这个策略，CPU会相应的照顾到这些进程。...使用FIFO的调度算法： [root@server19 ~]# chrt -f 10 top 从列出的信息可以看出来，top的优先级还是比较高的。...之后运行： [root@server19 ~]# chrt -r 1 sha1sum /dev/zero 发现top命令里，看不见sha1sum的进程被CPU调度。.../dev/zero 之后运行： [root@server19 ~]# chrt -r 1 sha1sum /dev/zero 可以发现3个进程一直被CPU调度着。
说起CPU的调度原理，很多人的第一反应是基于时间片的调度，也即每个进程都有占用CPU运行的时间片，时间片用完之后，就让出CPU给其他进程。...其实，基于时间片的调度只是众多CPU的调度算法的一类，本文将会从最基础的调度算法说起，逐个分析各种主流调度算法的原理，带大家一起探索CPU调度的奥秘。...CPU的上下文切换 在探索CPU调度原理之前，我们先了解一下CPU的上下文切换，它是CPU调度的基础。 如今的OS几乎都支持"同时"运行远大于CPU数量的任务，OS会将CPU轮流分配给它们使用。...准备工作已经做好，下面我们开始进入CPU调度算法的奇妙世界。...CFS：Linux的完全公平调度 本节我们将介绍一个平时打交道最多的调度算法，Linux系统下的CFS（Completely Fair Scheduler，完全公平调度）。
CPU调度 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。 ?...那么，CPU的调度策略如何做到合理呢？ 首先得明白系统中有以下的几种矛盾。...等等这些问题到现在都在疯狂地探讨和研究当中，有兴趣向这方面进行深入了解的可以阅读相关文献，或者阅读以下linux的CPU调度算法源码。
内核在微观上，把CPU的运行时间分成许多分，然后安排给各个进程轮流运行，造成宏观上所有的进程仿佛同时在执行。...双核CPU，实际上最多只能有两个进程在同时运行，大家在top、vmstat命令里看到的正在运行的进程，并不是真的在占有着CPU哈。...所以，一些设计良好的高性能进程，比如nginx，都是实际上有几颗CPU，就配几个工作进程，道理就在这。...实际上，内核会对初始的nice值有一个-5到+5的动态调整。这个动态调整的依据是什么呢？很简单，如果CPU用得多的进程，就把nice值调高点，等价于优先级调低点。...CPU用得少的进程，认为它是交互性为主的进程，则会把nice值调低点，也就是优先级调高点。这样的好处很明显，因为1、一个进程的初始优先值的设定未必是准确的，内核根据该进程的实时表现来调整它的执行情况。
进程调度器的任务就是合理分配CPU时间给运行的进程，创造一种所有进程并行运行的错觉。这就对调度器提出了要求： 1、调度器分配的CPU时间不能太长，否则会导致其他的程序响应延迟，难以保证公平性。...Linux 系统为了提升响应的速度，倾向于优先调度 I/O 消耗型。...—— 小结 实时进程优先级：value 越高，优先级越大 普通进程优先级：nice值越高，普通进程的优先级越小 任何实时进程的优先级 > 普通进程 Linux 调度算法 ---- Linux 中有一个总的调度结构...Linux 调度时机 ---- 一、进程切换 从进程的角度看，CPU是共享资源，由所有的进程按特定的策略轮番使用。...进行负载均衡的时候 在多CPU的系统上，进程调度器尽量使各个CPU之间的负载保持均衡，而负载均衡操作可能会需要触发抢占。
写在前面 考试整理，博文内容涉及： CPU 调度简单认知 不同进程优先级和不同调度策略认知 CPU调度内核调度可调参数介绍 理解不足小伙伴帮忙指正 人生不是书上的故事，喜怒哀乐，悲欢离合，都在书页间，可书页翻篇何其易...虽然Linux系统似乎通过多任务同时运行多个进程，但当多个进程在单个CPU上同时运行时，是通过交替执行这些进程实现的。...进程优先级认知 Linux 系统中调度器基于调度策略和调度优先级决定进程执行的顺序。...了解优先级之前先简单了解下调度策略，Linux 调度策略分为两组： 非实时策略（non-real-time policies）适用于大多数通用计算系统和应用程序。...非实时调度策略配置 在systemd中，CFS调度器是默认的调度器，它会根据任务的优先级和虚拟运行时间来进行动态调度，以提供公平的CPU时间分配给所有运行的进程。
然而，这样可能会有频率上提升的延时。对于 CPU 的负载，没有谁比调度器还清楚的了。所以 cpufreq governor 完全没必要自己去做负载采样，应该从内核调度器那里获取。...而基于调度器的 cpufreq governor 就是这样引出来的。...schedutil 内核调度器中的 CFS 调度类是通过 PELT(per entity load tracking) 来统计各个 Task 的负载（capacity），并映射到 0 ~ 1024（最大值可在编译时指定...而基于调度器的 cpufreq governor 的主要原理就是把各个 CPU 的 capacity 映射到 CPU 频率，来完成调频动作，capacity 越高，当前 CPU 负载越高，所以频率也调的很高...并且schedutil 支持快速freq 切换（fast path），当调度器有loading 变化时，就及时的callback schedutil ，schedutil计算下一个freq 并且把相关freq
我们可以把Linux下繁多的进程状态，归纳为三种基本状态。 就绪（Ready）: 进程已经获得了CPU以外的所有必要资源，如进程空间、网络连接等。就绪状态下的进程等到CPU，便可立即执行。...调度器是CPU时间的管理员。Linux调度器需要负责做两件事：一件事是选择某些就绪的进程来执行；另一件事是打断某些执行中的进程，让它们变回就绪状态。不过，并不是所有的调度器都有第二个功能。...如果进程不经常跟用户交互，内核将会把进程的Bonus设置成小于5的数。 O(n)和O(1)调度器 下面介绍Linux的调度策略。...当计算机中有大量进程在运行时，这个调度器的性能将会被大大降低。也就是说，O(n)调度器没有很好的可拓展性。O(n)调度器是Linux 2.6之前使用的进程调度器。...以上就是调度器的基本原理，以及Linux用过的几种调度策略。调度器可以更加合理地把CPU时间分配给进程。现代计算机都是多任务系统，调度器在多任务系统中起着顶梁柱的作用。
但是普通进程的调度策略就比较麻烦了, 因为普通进程不能简单的只看优先级, 必须公平的占有CPU, 否则很容易出现进程饥饿, 这种情况下用户会感觉操作系统很卡, 响应总是很慢，因此在linux调度器的发展历程中经过了多次重大变动..., linux总是希望寻找一个最接近于完美的调度策略来公平快速的调度进程. 1.4 linux调度器的演变 一开始的调度器是复杂度为O(n)的始调度算法(实际上每次会遍历所有任务，所以复杂度为O(n))...CFS的算法和实现都相当简单，众多的测试表明其性能也非常优越 字段 版本 O(n)的始调度算法 linux-0.11~2.4 O(1)调度器 linux-2.5 CFS调度器 linux-2.6~至今...2 Linux的调度器组成 2.1 2个调度器 可以用两种方法来激活调度 一种是直接的, 比如进程打算睡眠或出于其他原因放弃CPU 另一种是通过周期性的机制, 以固定的频率运行, 不时的检测是否有必要...早期的内核中就绪队列是全局的, 即即有全局唯一的rq, 但是 在Linux-2.6内核时代，为了更好的支持多核，Linux调度器普遍采用了per-cpu的run queue，从而克服了多CPU系统中，全局唯一的
Linux进程调度 发展历史 Linux从2.5版本开始引入一种名为的调度器，后在2.6版本中将公平的的调度概念引入了调度程序，代替之前的调度器，称为算法（完全公平调度算法）。...这样，进程所获得的实际CPU时间就和系统的负载密切相关。 Linux中的抢占时机取决于新的可运行进程消耗了多少处理器使用比， 如果消耗的使用比当前进程小，则立刻投入运行，否则将推迟其运行。...Linux调度算法 调度器类 Linux的调度器是以模块的方式提供的，这样使得不同类型的进程按照自己的需要来选择不同的调度算法。...Linux调度的实现 下面我们来看看CFS是如何实现的，一般我们把它分为4个主要的部分来分析。...u64 prev_sum_exec_runtime; // 进程在切换CPU时的sum_exec_runtime，简单说就是上个调度周期中运行的总时间 u64 nr_migrations
操作系统CPU调度策略---07 多进程图像与CPU调度 CPU调度(进程调度)的直观想法 面对诸多场景，如何设计调度算法? 如何做到合理?...如果一直有前台任务… 还有很多问题… 一个实际的schedule函数 Linux 0.11的调度函数schedule() counter的作用: 时间片 counter的另一个作用: 优先级 counter...进程2刚read完，进入就绪状态，而进程3是因为时间片到期，而进入就绪态的 ---- CPU调度(进程调度)的直观想法 ---- 面对诸多场景，如何设计调度算法? ---- 如何做到合理?...这样可以实现IO约束型和CPU约束型任务，二者并行的局面 ---- 各种CPU调度算法 折中和综合让操作系统变得复杂， 但有效的系统又要求尽量简单… 因此，对于CPU调度算法而言，一定要尽可能的简单，执行尽可能的快...这是未来的信息… ---- 一个实际的schedule函数 Linux 0.11的调度函数schedule() kernel/sched.c schedule() 的目的是找到下一个任务 next，切换到下一个任务
有时用复杂的算法求出进程当前的优先级, 但最后的结果是相同的: 每个进程都与一个值(优先级)相关联, 这个值表示把进程如何适当地分配给CPU. 在linux中, 进程的优先级是动态的....2 linux进程的分类 2.1 进程的分类 当涉及有关调度的问题时, 传统上把进程分类为”I/O受限(I/O-dound)”或”CPU受限(CPU-bound)”....), 也可能是CPU受限的(比如图形绘制程序) 2.2 实时进程与普通进程 在linux中, 调度算法可以明确的确认所有实时进程的身份, 但是没办法区分交互式程序和批处理程序(统称为普通进程), linux2.6...因此进程调度也包含了线程调度的功能. linux进程的调度算法其实经过了很多次的演变, 但是其演变主要是针对与普通进程的, 因为前面我们提到过根据进程的不同分类Linux采用不同的调度策略.实时进程和普通进程采用了不同的调度策略...CFS调度器 linux-2.6~至今 4 Linux的调度器设计 4 Linux的调度器设计 2个调度器 可以用两种方法来激活调度 一种是直接的, 比如进程打算睡眠或出于其他原因放弃CPU 另一种是通过周期性的机制
假设当前CPU运行的实时进程A的优先级为a，而此时有个优先级为b的实时进程B进入可运行状态，那么只要b<a，系统将中断A的执行，而优先执行B，直到B无法执行（无论A，B为何种实时进程）。 ...总而言之，对于实时进程，高优先级的进程先执行，它执行到没法执行了，才轮到低优先级的进程执行。 2.非实时进程的调度 Linux对普通的进程，根据动态优先级进行调度。...Linux下，静态优先级是用户不可见的，隐藏在内核中。...例如如果进程属于交互式进程，那么可以适当的调高它的优先级，使得界面反应地更加迅速，从而使用户得到更好的体验。Linux2.6 在这方面有了较大的提高。...Linux2.6认为，交互式进程可以从平均睡眠时间这样一个measurement进行判断。进程过去的睡眠时间越多，则越有可能属于交互式进程。
调度策略 进程可以分为实时进程和普通进程，对于这两种不同类型的进程肯定有不同的调度策略，task_struct中的policy就用来表示调度策略。...fair_sched_class：普通进程的调度策略 CFS调度算法 CFS（completed fair Schedule）完全公平调度，适用于普通进程调度。...vruntime = 实际运行时间 * NICE_0_LOAD / 权重 使用调度算法首先得有包含vruntime的调度实体，task_struct中有如下调度实体的成员变量： struct sched_entity...完整调度 每颗cpu都有一个运行队列rq，这个队列中又存在多个子队列例如rt_rq(实时运行队列),cfs_rq。...当cpu需要一个任务执行时，其会先按照优先级选择不同的调度类，不同的调度类操作不同的队列，例如rt_sched_class先被调用，其会在rt_rq中找下一个任务，只有找不到时才轮到fair_sched_class
在Linux中，线程是由进程来实现，线程就是轻量级进程（ lightweight process ），因此在Linux中，线程的调度是按照进程的调度方式来进行调度的，也就是说线程是调度单元...Linux这样实现的线程的好处的之一是：线程调度直接使用进程调度就可以了，没必要再搞一个进程内的线程调度器。...在Linux中，调度器是基于线程的调度策略（scheduling policy）和静态调度优先级（static scheduling priority）来决定那个线程来运行。...下面介绍几种常见的调度策略： SCHED_OTHER：该策略是是默认的Linux分时调度（time-sharing scheduling）策略，它是Linux线程默认的调度策略。...在Linux中，调度程序是一个叫schedule()的函数，该函数调用的频率很高，由它来决定是否要执行进程的切换，如果要切换的话，切换到那个进程等。
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. 1.2 进程的分类 linux把进程区分为实时进程和非实时进程...2 O(n)的始调度算法 2.1 Linux2.4之前的内核调度器 早期的Linux进程调度器使用了最低的设计，它显然不关注具有很多处理器的大型架构，更不用说是超线程了。...2.2 Linux2.4的调度器 2.2.1 概述 在Linux2.4.18中(linux-2.5)之前的内核, 当很多任务都处于活动状态时, 调度器有很明显的限制....Linux2.4调度器是如何提高交互式进程的优先级的呢？...与之前的Linux调度器不同，CFS没有将任务维护在链表式的运行队列中，它抛弃了active/expire数组，而是对每个CPU维护一个以时间为顺序的红黑树。
主调度器 在内核中的许多地方, 如果要将CPU分配给与当前活动进程不同的另一个进程, 都会直接调用主调度器函数schedule, 从系统调用返回后, 内核也会检查当前进程是否设置了重调度标志TLF_NEDD_RESCHED...内核从cpu的就绪队列中选择一个最合适的进程来抢占CPU next = pick_next_task(rq); 全局的pick_next_task函数会从按照优先级遍历所有调度器类的pick_next_task...函数, 去查找最优的那个进程, 当然因为大多数情况下, 系统中全是CFS调度的非实时进程, 因而linux内核也有一些优化的策略 其执行流程如下 如果当前cpu上所有的进程都是cfs调度的普通非实时进程...prev是隶属于CFS的普通非实时进程 * 而当前cpu的全局就绪队列rq中的进程数与cfs_rq的进程数相等 * 则说明当前cpu上的所有进程都是由cfs调度的普通非实时进程...内核中的进程被堵塞的时候 2 总结 2.1 schedule调度流程 schedule就是主调度器的函数, 在内核中的许多地方, 如果要将CPU分配给与当前活动进程不同的另一个进程, 都会直接调用主调度器函数
Linux的CPU正是采用硬中断与软中断结合的方式来处理问题的。...定时产生的软中断。 •NET_RX。 网络接收产生的软中断。 •NET_TX。 网络发送产生的软中断。 •SCHED。 内核调度产生的软中断。 •RCU。 RCU产生的软中断。...图3 CPU节拍率 10）上下文切换 CPU依次处理上述任务的调度方法是切换。切换分为“进程切换”“线程切换”和“中断切换”。...#每隔 5 秒输出 1 组数据 #pidstat -w 5 Linux 4.15.0 (ubuntu) 09/23/18 _x86_64_ (2 CPU) 08:18:26 UID...#mpstat Linux 4.15.0-46-generic(ubuntu) 10/30/2019 _x86_64_(4 CPU) 02:59:04 AM CPU %usr %nice %sys
本文为宋宝华《Linux的进程、线程以及调度》学习笔记。 1 进程概念 1.1 进程与线程的定义 操作系统中的经典定义： 进程：资源分配单位。 线程：调度单位。...6） 共享内存 需要通信的进程间共享一块内存进行数据交换。 2 进程线程的实现本质 Linux调度器实际是识别task_struct进行调度。...每个线程都有自己的task_struct，因为每个线程可被CPU调度。多线程间又共享同一进程资源。这两点刚好满足线程的定义。 Linux就是这样用进程实现了线程，所以线程又称为轻量级进程。...进程的动态优先级则是根据静态优先级实时计算出来的，调度算法奖励IO消耗性（调高优先级增加实时性）、处罚CPU消耗型（调低优先级减小实时性） 3.2.2 CFS：完全公平调度（新内核） 红黑树，左边节点小于右边节点的值...运行到目前为止vruntime最小的进程 同时考虑了CPU/IO和nice 总是找vruntime最小的线程调度。
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