‘壹’ linux进程调度的三种策略是什么
linux内核的三种主要调度策略:
1,SCHED_OTHER 分时调度策略,
2,SCHED_FIFO实时调度策略,先到先服务
3,SCHED_RR实时调度策略,时间片轮转
实时进程将得到优先调用,实时进程根据实时优先级决定调度权值。分时进程则通过nice和counter值决定权值,nice越小,counter越大,被调度的概率越大,也就是曾经使用了cpu最少的进程将会得到优先调度。
SHCED_RR和SCHED_FIFO的不同:
当采用SHCED_RR策略的进程的时间片用完,系统将重新分配时间片,并置于就绪队列尾。放在队列尾保证了所有具有相同优先级的RR任务的调度公平。
SCHED_FIFO一旦占用cpu则一直运行。一直运行直到有更高优先级任务到达或自己放弃。
如果有相同优先级的实时进程(根据优先级计算的调度权值是一样的)已经准备好,FIFO时必须等待该进程主动放弃后才可以运行这个优先级相同的任务。而RR可以让每个任务都执行一段时间。
相同点:
RR和FIFO都只用于实时任务。
创建时优先级大于0(1-99)。
按照可抢占优先级调度算法进行。
就绪态的实时任务立即抢占非实时任务。
所有任务都采用linux分时调度策略时:
1,创建任务指定采用分时调度策略,并指定优先级nice值(-20~19)。
2,将根据每个任务的nice值确定在cpu上的执行时间(counter)。
3,如果没有等待资源,则将该任务加入到就绪队列中。
4,调度程序遍历就绪队列中的任务,通过对每个任务动态优先级的计算权值(counter+20-nice)结果,选择计算结果最大的一个去运行,当这个时间片用完后(counter减至0)或者主动放弃cpu时,该任务将被放在就绪队列末尾(时间片用完)或等待队列(因等待资源而放弃cpu)中。
5,此时调度程序重复上面计算过程,转到第4步。
6,当调度程序发现所有就绪任务计算所得的权值都为不大于0时,重复第2步。
所有任务都采用FIFO时:
1,创建进程时指定采用FIFO,并设置实时优先级rt_priority(1-99)。
2,如果没有等待资源,则将该任务加入到就绪队列中。
3,调度程序遍历就绪队列,根据实时优先级计算调度权值(1000+rt_priority),选择权值最高的任务使用cpu,该FIFO任务将一直占有cpu直到有优先级更高的任务就绪(即使优先级相同也不行)或者主动放弃(等待资源)。
4,调度程序发现有优先级更高的任务到达(高优先级任务可能被中断或定时器任务唤醒,再或被当前运行的任务唤醒,等等),则调度程序立即在当前任务堆栈中保存当前cpu寄存器的所有数据,重新从高优先级任务的堆栈中加载寄存器数据到cpu,此时高优先级的任务开始运行。重复第3步。
5,如果当前任务因等待资源而主动放弃cpu使用权,则该任务将从就绪队列中删除,加入等待队列,此时重复第3步。
所有任务都采用RR调度策略时:
1,创建任务时指定调度参数为RR,并设置任务的实时优先级和nice值(nice值将会转换为该任务的时间片的长度)。
2,如果没有等待资源,则将该任务加入到就绪队列中。
3,调度程序遍历就绪队列,根据实时优先级计算调度权值(1000+rt_priority),选择权值最高的任务使用cpu。
4,如果就绪队列中的RR任务时间片为0,则会根据nice值设置该任务的时间片,同时将该任务放入就绪队列的末尾。重复步骤3。
5,当前任务由于等待资源而主动退出cpu,则其加入等待队列中。重复步骤3。
系统中既有分时调度,又有时间片轮转调度和先进先出调度:
1,RR调度和FIFO调度的进程属于实时进程,以分时调度的进程是非实时进程。
2,当实时进程准备就绪后,如果当前cpu正在运行非实时进程,则实时进程立即抢占非实时进程。
3,RR进程和FIFO进程都采用实时优先级做为调度的权值标准,RR是FIFO的一个延伸。FIFO时,如果两个进程的优先级一样,则这两个优先级一样的进程具体执行哪一个是由其在队列中的未知决定的,这样导致一些不公正性(优先级是一样的,为什么要让你一直运行?),如果将两个优先级一样的任务的调度策略都设为RR,则保证了这两个任务可以循环执行,保证了公平。
Ingo Molnar-实时补丁
为了能并入主流内核,Ingo Molnar的实时补丁也采用了非常灵活的策略,它支持四种抢占模式:
1.No Forced Preemption (Server),这种模式等同于没有使能抢占选项的标准内核,主要适用于科学计算等服务器环境。
2.Voluntary Kernel Preemption (Desktop),这种模式使能了自愿抢占,但仍然失效抢占内核选项,它通过增加抢占点缩减了抢占延迟,因此适用于一些需要较好的响应性的环境,如桌面环境,当然这种好的响应性是以牺牲一些吞吐率为代价的。
3.Preemptible Kernel (Low-Latency Desktop),这种模式既包含了自愿抢占,又使能了可抢占内核选项,因此有很好的响应延迟,实际上在一定程度上已经达到了软实时性。它主要适用于桌面和一些嵌入式系统,但是吞吐率比模式2更低。
4.Complete Preemption (Real-Time),这种模式使能了所有实时功能,因此完全能够满足软实时需求,它适用于延迟要求为100微秒或稍低的实时系统。
实现实时是以牺牲系统的吞吐率为代价的,因此实时性越好,系统吞吐率就越低。
‘贰’ linux中什么是时间片
时间片,简单来说就是CPU分配给各个程序的时间,使各个程序从表面上看是同时进行的,而不会造成CPU资源浪费。
时间片轮转调度中唯一有趣的一点是时间片的长度。从一个进程切换到另一个进程是需要一定时间的--保存和装入寄存器值及内存映像,更新各种表格和队列 等。
假如进程切换(process switch) - 有时称为上下文切换(context switch),需要5毫秒,再假设时间片设为20毫秒,则在做完20毫秒有用的工作之后,CPU将花费5毫秒来进行进程切换。CPU时间的20%被浪费 在了管理开销上。
‘叁’ 【操作系统】什么是时间片时间片轮转调度算法
【操作系统】详解时间片与轮转调度算法
时间片,简单来说,是CPU在多任务环境下分配给每个程序的运行时间,以模拟并行执行,避免资源浪费。在宏观上看,用户可以同时打开多个程序,它们看似同时运行;微观上,由于单核限制,通过时间片轮转调度实现公平调度。每个进程分配一个时间片,当时间用完,CPU会切换到队列末尾的进程,除非进程在时间片结束前结束或阻塞。
在时间片轮转调度中,关键在于时间片的长度。切换进程(上下文切换)需要时间,比如5毫秒。如果时间片设为20毫秒,10%的时间就用于切换。为了提高效率,可以将时间片设为500毫秒,减少切换次数,但可能导致交互响应延迟。理想设置通常是100毫秒,既能保持效率,又不过于影响短交互请求。
Linux内核中,时间片是固定且用户可见的,如200毫秒,线程形成一个队列,用完时间片后回到队尾。当线程执行函数且时间片结束时,调度机制如何处理,取决于内核版本。在2.4内核中,内核不会抢占,直到用户空间高优先级任务触发切换;而2.6内核引入了内核抢占,提高了响应速度。
时间片轮转调度算法背后,涉及系统响应时间、就绪进程数量和系统处理能力的权衡。此外,还有多级反馈队列调度,通过优先级和队列分配来平衡不同优先级任务的执行。非抢占和抢占式优先权算法用于批处理和实时系统,动态优先权则根据任务等待时间调整。实时系统对处理机能力、抢占式调度和快速切换有严格要求,如EDF算法和LLF算法用于实时调度。
最后,时间片轮转调度算法还存在一些挑战,如整个系统的资源管理和处理器间的高效协作,以及成组调度和专用处理器分配方式的选择,这些都是优化调度策略时需要考虑的问题。
‘肆’ linux内核线程怎么设置优先级
Linux内核的三种调度策略:
1,SCHED_OTHER
分时调度策略,
2,SCHED_FIFO实时调度策略,先到先服务。一旦占用cpu则一直运行。一直运行直到有更高优先级任务到达或自己放弃
3,SCHED_RR实时调度策略,时间片轮转。当进程的时间片用完,系统将重新分配时间片,并置于就绪队列尾。放在队列尾保证了所有具有相同优先级的RR任务的调度公平
Linux线程优先级设置
首先,可以通过以下两个函数来获得线程可以设置的最高和最低优先级,函数中的策略即上述三种策略的宏定义:
int
sched_get_priority_max(int
policy);
int
sched_get_priority_min(int
policy);
SCHED_OTHER是不支持优先级使用的,而SCHED_FIFO和SCHED_RR支持优先级的使用,他们分别为1和99,数值越大优先级越高。
设置和获取优先级通过以下两个函数:
int
pthread_attr_setschedparam(pthread_attr_t
*attr,
const
struct
sched_param
*param);
int
pthread_attr_getschedparam(const
pthread_attr_t
*attr,
struct
sched_param
*param);
例如以下代码创建了一个优先级为10的线程:
struct
sched_param
{
int
__sched_priority;
//所要设定的线程优先级
};
例:创建优先级为10的线程
pthread_attr_t
attr;
struct
sched_param
param;
pthread_attr_init(&attr);
pthread_attr_setschedpolicy(&attr,
SCHED_RR);
param.sched_priority
=
10;
pthread_attr_setschedparam(&attr,
¶m);
pthread_create(xxx
,
&attr
,
xxx
,
xxx);
pthread_attr_destroy(&attr);