" Linux 应用进程 " 可以根据 " Linux 内核 " 提供的 " 调度策略 " 选择 " 调度器 " ;
我们首先要明白,线程和进程有什么关系?从概念上来讲,线程是进程的一部分,只是任务调度相关的部分,所以我们才说,“线程是调度的最小单位”。进程拥有着资源,这些资源不属于某一个特定线程,因为所有线程共享进程拥有的资源,所以我们才说,“进程是资源分配的最小单位”。需要特别说明的是,Linux在线程与进程的实现上与概念上有少许差别,这个等下再讨论。
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。
计算机硬件 上面一层是 Linux 内核 , 计算机的所有硬件操作都要经过内核 , 内核是 抽象资源操作 与 具体硬件操作细节 之间的接口 ;
本文是“Linux内核分析”系列文章的第一篇,会以内核的核心功能为出发点,描述Linux内核的整体架构,以及架构之下主要的软件子系统。之后,会介绍Linux内核源文件的目录结构,并和各个软件子系统对应。
在上一篇博客 【Linux 内核】进程优先级与调度策略 ① ( SCHED_FIFO 调度策略 | SCHED_RR 调度策略 | 进程优先级 ) 中 , 简单介绍了 " 进程调度策略 " 与 " 进程优先级 " 概念 , 本篇博客开始继续介绍进程调度的代码细节 ;
进程管理 : 包括 进程创建 , 销毁 , 线程组管理 , 内核线程管理 , 队列等待 ;
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。
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。
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?
我们在使用电脑的时候,比如打开一个视频剪辑器,一个文本编辑器,可以认为它们都是一个进程。假如CPU是单核的,那么在同一时间只能运行一个进程,但是给我们的感觉是视频剪辑器和文本编辑器好像是同时运行的,也就是视频剪辑器在剪辑视频的时候,我们同时可以使用文本编辑器,这是怎么实现的呢?
进程定义:所谓进程是由正文段(Text)、用户数据段(User Segment)以及系统数据段(System Segment)共同组成的一个执行环境。它代表程序的执行过程,是一个动态的实体。
基本介绍 Linux的进程调度器是内核中最重要的核心组件,它决定了一个进程合适获取CPU的时间以及占用CPU的时间。最佳情况下每个进程需要CPU执行指令的时间,如果需要保证进程之间的如何合理的分配CPU的指令执行时,进程的调度器需要具备如下的特性. 📷 Linux进程调度器采用类似于vfs的设计采用简单的两层结构模式,第一层是通用调度器,定义作为进程调度器的入口抽象层;第二层是调度器的具体实现,根据调度策略实现进程的调度的器的具体实现。第一层的使用了struct sched_class来描;第二层是具体的具
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 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 ;
Linux内核作为一个通用的操作系统(OS),需要兼顾各种各样类型的进程,包括实时进程、交互式进程、批处理进程等。而调度器(Scheduler)作为OS的核心组件——CPU时间的管理器,主要负责选择某些就绪的进程来执行。不同的调度器根据不同的方法挑选出最适合运行的进程。目前,在Linux内核中支持的调度器有CFS调度器、Realtime调度器、Deadline调度器和Idle调度器 。本篇将简单介绍CFS调度器的设计原理。
进程调度器是Linux内核中最重要的子系统。其目的是控制对计算机CPU的访问。这不仅包括用户进程的访问,还包括其他内核子系统的访问。
在Linux操作系统中,进程的调度与切换是操作系统核心功能之一,它直接影响着系统的性能和响应速度。那么话不多说,开启我们今天的话题!
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6.音频:音频体系结构ALSA.支持USB音频和MIDI设备,并支持全双工重放功能。
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:
arch:包含和硬件体系结构相关的代码,每种平台占一个相应的目录,如i386、arm、arm64、powerpc、mips等。Linux内核目前已经支持30种左右的体系结构。在arch目录下,存放的是各个平台以及各个平台的芯片对Linux内核进程调度、内存管理、中断等的支持,以及每个具体的SoC和电路板的板级支持代码。
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 ;
声明:本文翻译自Conceptual Architecture of the Linux Kernel
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。
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。
" 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 ;
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:
总体而言,Linux操作系统是一个强大、灵活且可定制的操作系统,广泛应用于服务器、嵌入式系统、超级计算机等各种领域。
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。
我在多年的工程生涯中发现很多工程师碰到一个共性的问题:Linux工程师很多,甚至有很多有多年工作经验,但是对一些关键概念的理解非常模糊,比如不理解CPU、内存资源等的真正分布,具体的工作机制,这使得他们对很多问题的分析都摸不到方向。比如进程的调度延时是多少?Linux能否硬实时?多核下多线程如何执行?系统的内存究竟耗到哪里去了?我写的应用程序究竟耗了多少内存?什么是内存泄漏,如何判定内存是否真的泄漏?CPU速度、内存大小和系统性能的关联究竟是什么?内存和I/O存在着怎样的千丝万缕的联系?
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
IBM有个家伙做了个测试,发现切换线程context的时候,windows比linux快一倍多。进出最快的锁(windows2k的 critical section和linux的pthread_mutex),windows比linux的要快五倍左右。当然这并不是说linux不好,而且在经过实际编程之后,综合来看我觉得linux更适合做high performance server,不过在多线程这个具体的领域内,linux还是稍逊windows一点。这应该是情有可原的,毕竟unix家族都是从多进程过来的,而 windows从头就是多线程的。
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:
从 开发角度 看 , 基于 过程 结构 , 开发人员可以参与 整体 Linux 内核的开发过程 , 这是一个 开放式的结构 , 允许任何开发人员对其进行 修改 ;
由图可知程序会先由编译器编译成机器指令,运行之前先把程序放入内存,在内存中创建一个进程实体。一个进程实体(进程映像)由PCB、程序段、数据段组成。然后CPU从内存中取出指令,来运行程序。
在内核中,肯定不能对所有的进程一视同仁,有的进程需要优先运行,有的进程需要运行更长的时间
关于太古老的故事,我就长话短说,主要是留下个 UNIX进程调度器从何开始 的印象,这样方便我们理解为什么Linux的进程调度器会是现在的这个效果。
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。
合理值:60-85%,如果在一个多用户系统中us+sy时间超过85%,则进程可能要花时间在运行队列中等待,响应时间和业务吞吐量会受损害;us过大,说明有用户进程占用很多cpu时间,需要进一步的分析其它软硬件因素;sy过大,说明系统管理方面花了很多时间,说明该系统中某个子系统产生了瓶颈,需要进一步分析其它软硬件因素。
Linux操作系统(包括Android)之所以可以运行丰富的应用程序,是因为背后有着内存管理和进程调度的支撑,个人觉得这两点也是所有OS的精华。掌握内存管理和进程调度对以后站在全局的角度去分析调试问题很有帮助。
方式一:A 项目做着做着,发现里面有一条指令 sleep,也就是要休息一下,或者在等待某个 I/O 事件。那没办法了,就要主动让出 CPU,然后可以开始做 B 项目。
操作系统属于软件范畴,负责管理系统的硬件资源。OS具备的功能:1.为应用程序提供执行环境。2.为多用户和应用程序管理计算机的硬件资源。3.虚拟化功能。4.支持并发。
进程要访问某种资源,进程通过一定的方式排队,确认享受资源的优先顺序。计算机中资源过少,所以进程访问某种资源时需要排队。
前言:在上一篇了解完进程状态后,我们简单了解了进程优先级,然后遗留了一点内容,本篇我们就来研究进程间的切换,来理解上篇提到的并发。如果对进程优先级还有没理解的地方可以先阅读:
Linux内核及源码学习使用陈莉君老师的书《深入分析Linux内核源代码》,内核源码版本为2.4.16。
先占个位置,在实验楼做实验,刚做完一半忘了延续时间,结果之前写的代码神马的全没了。让我先去角落哭会,总结明天再写。2015-04-04
进程管理过程需要 调度器 的 组件模块 , 以及相关 算法 数据结构 来完成 , 如 : 执行队列 ;
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