CPU 资源被分成若干 时间片 , 每个进程分不同的时间 , 使用 CPU 时间片 , 这是 分时复用机制 ;
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 ;
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。
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。
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。
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。
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。
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?
上一篇文章中,我们介绍了内核调度的基本概念,知道了调度器设计中最核心的两个指标 -- 周转时间与响应时间:
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。
为了实现切换,我们提供一个API,这两个程序执行一会儿就主动调用一下这个API,然后在这个API内部实现任务的切换。
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。
很多STM32单片机初学者都是从裸机开始的,裸机确实也能开发出好的产品。但是,作为一个嵌入式软件工程师,况且用的并不是51那种低端单片机,如果只会用裸机开发产品,那肯定是不够的。
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。
" Linux 应用进程 " 可以根据 " Linux 内核 " 提供的 " 调度策略 " 选择 " 调度器 " ;
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.
" 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 ;
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 ;
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。
时间片即CPU分配给各个程序的时间,每个线程被分配一个时间段,称作它的时间片,即该进程允许运行的时间,使各个程序从表面上看是同时进行的。如果在时 间片结束时进程还在运行,则CPU将被剥夺并分配给另一个进程。如果进程在时间片结束前阻塞或结束,则CPU当即进行切换。而不会造成CPU资源浪费。在 宏观上:我们可以同时打开多个应用程序,每个程序并行不悖,同时运行。但在微观上:由于只有一个CPU,一次只能处理程序要求的一部分,如何处理公平,一 种方法就是引入时间片,每个程序轮流执行。 分时操作系统是把CPU的时间划分
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。
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。
我们知道VxWorks是一个典型的Multitasking OS(多任务操作系统),每个Task都可能有多种状态,其中处于Ready状态的Task一旦拿到CPU,就可以执行了。不过CPU的数量再多,也不太可能比Task的数量多。也就是说,总会有Task即使进入了Ready状态,也抢不到CPU,还是不能执行。
根据优先级,进程分为实时进程和非实时进程(普通进程),Linux的进程优先级范围为[0, 139],其中实时进程优先级的范围为[0, 99],非实时进程的优先级为[100, 139),优先级的数值越低,说明优先级越高。
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,
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~
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
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。
当一个程序开始执行后,在开始执行到执行完毕退出这段时间内,它在内存中的部分就叫称作一个进程。
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。
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。
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!
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。
http://blog.chinaunix.net/uid-20788636-id-1841334.html
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。
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:
CPU 利用率,又称 CPU 使用率。顾名思义,CPU 利用率用于描述 CPU 的运行情况,反映了一段时间内 CPU 被程序占用的情况。使用率越高,表示计算机在该时间段内运行了更多的程序,反之则较少。CPU 的利用率与其性能直接相关。
多线程编程中,一般线程的个数都大于 CPU 的核心个数,而一个 CPU 核心在任意时刻只能被一个线程使用,为了让这些线程都能得到有效的执行,通常 CPU 采取的策略是:为每个线程分配时间片 + 轮转的形式。当线程的时间片用完时,CPU 就会重新处于就绪状态,并让其他线程使用,这整个过程就属于一次上下文切换。
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?
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。
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?
点击上方“芋道源码”,选择“设为星标” 管她前浪,还是后浪? 能浪的浪,才是好浪! 每天 10:33 更新文章,每天掉亿点点头发... 源码精品专栏 原创 | Java 2021 超神之路,很肝~ 中文详细注释的开源项目 RPC 框架 Dubbo 源码解析 网络应用框架 Netty 源码解析 消息中间件 RocketMQ 源码解析 数据库中间件 Sharding-JDBC 和 MyCAT 源码解析 作业调度中间件 Elastic-Job 源码解析 分布式事务中间件 TCC-Transaction
这两天和同事讨论起linux进程调度的问题,比如进程统计、那些进程优先运行、怎么调度等,对此在这里和大家一同复习一下。先来说说怎么查看进程。在使用Linux操作系统的过程中,掌握如何查看和管理进程是系统管理的重要技能之一。进程管理不仅有助于监控系统资源的使用情况,还能帮助排查问题和优化系统性能。
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?
SIP的第四期结束了,因为控制策略的丰富,早先的的压力测试结果已经无法反映在高并发和高压力下SIP的运行状况,因此需要重新作压力测试。跟在测试人员后面做了快一周的压力测试,压力测试的报告也正式出炉,本来也就算是告一段落,但第二天测试人员说要修改报告,由于这次作压力测试的同学是第一次作,有一个指标没有注意,因此需要修改几个测试结果。那个没有注意的指标就是load average,他和我一样开始只是注意了CPU,内存的使用状况,而没有太注意这个指标,这个指标与他们通常的限制(10左右)有差别。重新测试的结果由于这个指标被要求压低,最后的报告显然不如原来的好看。自己也没有深入过压力测试,但是觉得不搞明白对将来机器配置和扩容都会有影响,因此去问了DBA和SA,得到的结果相差很大,看来不得不自己去找找问题的根本所在了。
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)。
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