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linux系統(tǒng)屬于多任務(wù)處理操作系統(tǒng),支持多個(gè)程序同時(shí)運(yùn)行,操作系統(tǒng)需要維護(hù)這多個(gè)任務(wù)的公平分配,使得多個(gè)任務(wù)的時(shí)間片能夠得到充分的利用, Linux 系統(tǒng)中,這里的任務(wù)調(diào)度由 Linux 內(nèi)核來實(shí)現(xiàn),主要體現(xiàn)在內(nèi)存管理、進(jìn)程管理等體現(xiàn),本文主要介紹 Linux 內(nèi)核的調(diào)度機(jī)制,原理以及它底層代碼實(shí)現(xiàn)。

Linux內(nèi)核調(diào)度是系統(tǒng)性能的關(guān)鍵,它是協(xié)同內(nèi)核中所有子系統(tǒng)的核心組件,負(fù)責(zé)系統(tǒng)在單處理器和多處理器環(huán)境中對(duì)程序的時(shí)間分配。Linux 在處理程序控制請(qǐng)求時(shí),主要分為4種處理器模式:經(jīng)典的非搶占式(Non-preemptive)模式、經(jīng)典的搶占式(Preemptive)模式、實(shí)時(shí)內(nèi)核模式 (Real time kernel)和調(diào)度策略(Scheduling Policy)。
經(jīng)典的非搶占式模式:這種模式下,內(nèi)核只能在程序主動(dòng)放棄處理器時(shí)才能被搶占,也就是這種模式下,內(nèi)核也只能處于一種服務(wù)模式,要等軟件明確選擇放棄處理器,內(nèi)核才能開始執(zhí)行天來的任務(wù),例如:當(dāng)程序中止,或者正常結(jié)束需要釋放處理器資源時(shí),內(nèi)核就可以處理將下一個(gè)任務(wù)分配給相應(yīng)的處理器執(zhí)行等。
經(jīng)典的搶占式模式:這種模式下,內(nèi)核可以隨時(shí)搶占處理器資源,也就是這種模式下,內(nèi)核可以處于主動(dòng)模式, 這種模式通過設(shè)置timeslice時(shí)間片,允許內(nèi)核控制處理器調(diào)度,當(dāng)進(jìn)程使用完一個(gè)時(shí)間片后,內(nèi)核就會(huì)把它替換成下一個(gè)等待著的任務(wù),例如:時(shí)間片超時(shí)、斷點(diǎn)(Break)、外部中斷和硬件定時(shí)器中斷均可以使系統(tǒng)從當(dāng)前正在運(yùn)行的程序轉(zhuǎn)入內(nèi)核,系統(tǒng)可以重新調(diào)度其它任務(wù)。
實(shí)時(shí)內(nèi)核模式:這種模式是搶占式模式的一個(gè)新型,它不僅支持搶占式模式中的特性,還提供了新的實(shí)時(shí)特性,主要包括:優(yōu)先級(jí)調(diào)度、支持實(shí)時(shí)調(diào)度器優(yōu)先級(jí)、支持分時(shí)調(diào)度等。實(shí)時(shí)內(nèi)核模式主要是針對(duì)實(shí)時(shí)應(yīng)用開發(fā)而設(shè)計(jì),能夠提供非實(shí)時(shí)程序不能提供的及時(shí)響應(yīng)時(shí)間,例如:播放多媒體應(yīng)用,實(shí)時(shí)系統(tǒng)必須確保每次響應(yīng)時(shí)間在指定范圍內(nèi),才能保證良好的動(dòng)畫和視頻效果。
調(diào)度策略:不同的調(diào)度器支持不同的調(diào)度策略,比如:盡可能保障所有進(jìn)程被盡可能公平的分配指定的時(shí)間片,或者滿足某種進(jìn)程的實(shí)時(shí)性需求等,調(diào)度策略的實(shí)現(xiàn)有多種實(shí)現(xiàn)方式,比如:First Come First Serve 算法(先來先服務(wù)算法)、Shortest Job First 算法(最短作業(yè)優(yōu)先算法)、Round Robin 算法(時(shí)間片輪轉(zhuǎn)算法)等,也有諸如CFS、Henset、BFS等新的時(shí)間片調(diào)度算法,所有這些算法都是為了實(shí)現(xiàn)Linux內(nèi)核的調(diào)度機(jī)制,確保系統(tǒng)的性能。
總的來說,Linux
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