linux进程调度机制分析

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1、第卷第期北京工业大学学报年月进程调度机制分析方林波‘,,黄樟钦‘,侯义斌‘北京工业大学计算机学院,北京第二炮兵工程学院四系,西安摘要从如何增强操作系统对实时任务的支持出发,阐述了内核进程调度系统设计上存在的缺陷缺乏对实时任务的支持,无法保证实时任务得到及时响应和调度对多处理器环境的支持较差分析了的最新内核进程调度系统的原理和实现细节与内核相比,内核增强了对实时任务和多处理器环境的支持,实现了调度算法,支持抢占式调度,在响应时间及系统开销上均有大的改进,其显著特点是支持抢占式调度、支持多处理器负载平衡等,更加适合于实时应用环境关键词进程调度调度策略优先级时间片抢占式

2、一一一中图分类号文献标识码文章编号进程调度系统负责控制进程访问,是操作系统的关键子系统,其他子系统都依赖于它,因此其性能好坏关系整个系统,对操作系统的整体性能有着非常重要的影响川一个好的进程调度系统需要考虑、、、、很多方面的因素公平有效响应时间周转时间吞吐量等作者分析了最新内核的进程调度系统的新特性,与内核相比,内核在响应时间、实时支持及系统开销上均有很大的改进,更加适合于实时应用环境内核进程调度系统的缺陷内核的进程调度采用时间片轮转和优先级相结合的调度策略,〕每个进程分配一定的时间片和优先级,实时进程的优先级高于非实时进程,上始终运行优先级最高的进程通过对内核调

3、度,系统源码的分析发现有以下几个缺陷,,调度算法复杂度是与系统的负载关系很大内核的进程调度只设置了一个进程就绪队列,进程用完了分给自,,己的时间片后仍然放在就绪队列中还要参与的计算浪费了时间对实时应用支持较差,不提供抢占式调度,对于需要及时响应的实时任务是无法接受的在多处理器环境中,只有一个就绪队列,当一个处理器正在对它进行操作时,其他的处理器只能等待,而且负载不能在各处理器之间平衡内核进程调度机制分析跟内核相比,内核的进程调度机制有很大改进,主要表现在调度算法、支持抢占式调、度增强了多处理器环境下的支持调度策略,“一”“一”按照对处理器时间的需求进程可以分为和两

4、大类〔〕前者花费大量时间等待操作,的完成占用处理器的时间较少而后者花费大量的处理器时间运行应用程序收稿日期一一基金项目北京市自然科学基金资助项目作者简介方林波一,男,四川营山人,博士生©1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net北京工业大学学报年每个进程在创建之初有一个基本的优先级,执行交互性低交互性高期间调,度系统会动态调整它的优先级交互性高的任,务会获得一个高的动态优先级而交互性低的任务获得一个低的动态优先级类进程的时间

5、片计算如最小值缺省最大值图所示图进程的时间片计算调度算法内核的一个新特点是实现了调度,即调度开销跟系统当前负载大小无关调度算法的实现跟关键的数据结构有关主要的数据结构是调度系统中最关键的数据结构,该结构在。中定义,它用于存放特定处理器,,上的就绪进程队列信息每个处理器个它包含了每个处理器的调度信息一一关,‘,每个处理器的就绪队列按时间片是否用完分为个部分,分别通过指针。和来访问,它。一,。们指向的类型均为结构该结构的定义在中一。一一二相应中的进程数一关”索引位图一一」每个优先级的进程队列一,,一其中是系统中允许的最大优先级数缺省为数值越小优先级越高「存放的是相同优

6、先级的就绪进程队列链表一一,一数组作为进程队列的索引位图的缺省,,,,值为所以总共有位它的每一位都与」相对应当」的进程队列不为空时的相应位就为,否则就为当一个给定优先级的进程变为可执行状态变为,则它在中的相应位置为函数中,用于确定最高优先级进程的代码非常快速高效如下一关,关一‘一一一一一一,一,一,一一一,首先调用函数找到位图中第个置位的位该位正好对应于就绪队列中的最,然后,调度器选择在该优先级链表中高优先级进程链表的第个进程投入运行具体过程见图一一一函数能够快速定位优先级最高,的非空就绪进程链表运行时间跟就绪队列中的进程数无关,是实现调度算法的一个关键所在©19

7、94-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net第期方林波等进程调度机制分析优先级和时间片的计算方法和时机内核根据优先级来选择下一个要占有一并运行的进程优先级由静态优先级和动态优先级组成静态优先级在进程创建时就被赋,。一值并且不再改变动态优先级则跟和口一口口日匡个变量有关实时进程的优先级在创建时,口口匡设定并且不随进程的运行而改变对非实时进程而口庄口日匡,一一言由在中定义确定口压口日匡任务的动态优先级口匡川“一”,口庄口匡系统赋予任务

8、更高的优先