技术标签: Linux 进程调度分析 linux
创作人QQ:851301776,邮箱:[email protected]
欢迎大家一起技术交流,本博客主要是自己学习的心得体会,只为每天进步一点点!
个人座右铭:
1.没有横空出世,只要厚积一定发。
2.你可以学历不高,你可以不上学,但你不能不学习
调度器的实现是基于两个函数:周期性调度函数和主调度函数。这些函数根据现有进程的优先级分配CPU时间。这也是为什么整个方法称之为优先调度的原因。
函数名:scheduler_tick
周期性调度器在scheduler_tick中实现,如果系统正在活动中,内核会按照频率自动调用该函数,该函数主要有两个任务:
a.更新相关统计量:管理内核中与整个系统和各个进程的调度相关的统计量。期间执行的主要操作是对各种计数器加1.主要函数:update_rq_clock()/calc_global_load_tick()
b.激活负责当前进程的调度类的周期性调度方法。
在内核中的许多地方,如果要将CPU分配给与当前活动进程不同的另一个进程,都会直接调用主调度器函数(schedule)。
主调度器负责将CPU的使用权从一个进程切换到另一个进程,周期性调度器只是定时更新调度相关的统计信息。cfs队列实际上是用红黑树组织的,rt队列是用链表组织的。
为方便添加新的调度策略,Linux内核抽象一个调度类sched_class,目前为止实现5种调度类:
a.停机调度类:支持限期调度类,迁移线程的优先级必须比限期进程的优先级高,能够抢占所有其他进程,才能够快速处理调度器发出的迁移请求,把进程从当前处理器迁移到其他处理器。
b.限期调度类:使用优先算法(红黑树)把进程按照绝对截止期限从小到大排序,每次调度时选择绝对截止期限最小的进程。
c.实时调度类:为每个调度优先级维护一个队列(struct list_head queue[MAX_RT_PRIO]),位图bitmap用来快速查找第一个非空队列,数据组queue的下标是实时进程的调度优先级,下标越小,优先级越高。
d.公平调度类:使用完全公平调度算法,引入虚拟运行时间:
虚拟运行时间=实际运行时间*nice 0对应的权重/进程的权重
nice 0对应权重是1024,nice n-1的权重大概是nice n权重的1.2倍左右
e.空闲调度类:每个处理器上有一个空闲线程,即0号线程。空闲调度类的优先级最低,仅当没有选择其他进程可以调度的时候,才会执行调度空闲线程。
每个处理器有一个运行队列,结构体是rq,rq是描述就绪队列,其设计是为每一个CPU就绪队列,本地进程在本地队列上排序;
struct rq结构体中嵌入公平运行队列cfs、实时运行队列rt、限期运行队列dl、停机调度类和空闲调度类,在每个处理器上只有一个内核线程,不需要运行队列,直接定义成员stop/idle分别指向迁移线程的空闲线程。
主动调度进程的函数是schedule(),它会把工作委托给函数__schedule()去处理。
函数__schedule的主要处理流程如下:
a.调用函数pick_next_task()以选择下一个进程
停机调度器选择下一个进程:pick_next_task_stop
限期调度类选择下一个进程:pick_next_task_dl
实时调度类选择下一个进程:pick_next_task_rt
公平调度类选择下一个进程:pick_next_task_fair
b.调用context_switch()以切换进程
切换进程主要包括以下几方面:
--切换用户虚拟地址空间,ARM64架构使用默认的switch_mm_irqs_off. 函数为switch_mm
--切换寄存器,宏switch_to把这项工作委托给函数__switch_to;
进程调度简称的时机如下:
a.进程主动调用schedule()函数
b.周期性的调度,抢占当前进程,强迫当前进程让出处理器
c.还行进程的时候,被唤醒的进程可能抢占当前进程
d.创建新进程的时候,新进程可能抢占当前进程
进程在用户模式下运行的时候,无法直接调用schedule()函数,只能通过系统调用进入内核模式,如果系统调用需要等待某个资源,如互斥锁或信号量,就会把进程的状态设置为睡眠状态,然后调用schedule()函数来调度进程。
内核态和用户态切换:
内核态:CPU可以访问内存所有的数据,包括外围设备(网卡、硬盘等),CPU也可以将自己从一个程序切换至另一个程序
用户态:只能首先的访问,并且不允许访问外围设备,占用CPU的能力被剥夺,CPU资源可以被其他进程获取。
有些进程不主动让出CPU,内核只能依靠周期性的时钟中断夺回处理器的控制权,时钟中断是调度器的脉搏,时钟中断处理程序检查当前进程的执行时间有没有超过限额,如果超过限额,设置需要重新调度的标志。当时钟中断处理程序准备返点处理器还给被打断的进程时,如果被打断的进程在用户模式下运行,就检查有没有设置需要重新调度的标志,如果设置了,调用schedule函数以调度进程。
在SMP系统中,进程调度器必须支持如下:
a.需要使用每个处理器的负载尽可能均衡
b.可以设置进程的处理器亲和性,即运行进程在那些处理器上执行
c.可以把进程从一个处理器迁移到另一个处理器
设置进程的处理器亲和性,通俗就是把进程绑定到某些处理器,只允许进程在某些处理器上执行,默认是可以在所有处理器上执行.
应用编程接口内核只有2个系统调用:
a.sched_setaffinity:设置进程的处理器亲和性掩码
b.sched_getaffinity:用来获取进程的处理器亲和性掩码
内核线程可以使用两个函数来设置处理器的亲和性掩码:
a.kthread_bind用来把一个刚刚创建的内核线程绑定到一个处理器
b.set_cpus_allowed_ptr用来设置内核线程的处理器亲和性掩码
限期调度类的处理器负载均衡很简单,调度选择下一个限期进程的时候,如果当前正在执行的进程是限期进程,将会试图从限期进程超载的处理器把限期进程搞过来。
限期进程超载定义:
a.限期运行队列至少有两个限期进程
b.至少有一个限期进程绑定到多个处理器
实时调度类的处理器负载均衡和限期调度器类相似。调度器选择下一个实时进程时,如果当前处理器的实时运行队列中的进程的最好调度优先级比当前正在执行的进程的调度优先级低,将会试图从实时超载的进程处理器把可推送实时进程拉过来。
实时进程超载定义:
a.实时运行队列至少有两个实时进程
b.至少有一个可推送实时进程
目前多处理器系统有两种体系结构:NUMA和SMP。
处理器内部的拓扑如下:
a.核(core):一个处理器包含多个核,每个核独立的一级缓存,所有核共享二级缓存。
b.硬件线程:也成为逻辑处理器或者虚拟处理器,一个处理器或者核包含多个硬件线程,硬件线程共享一级缓存和二级缓存。MIPS处理器的叫法是同步多线程(Simultaneous Multi-Threading,SMT),英热尔对它的叫法是超线程。
用户态-->内核态(发生系统调用的时候、发生异常的时候:缺页异常、外设产生中断的时候)
alloc_pages/vmalloc/kmem_cache_alloc/kmalloc(malloc)/dma_calloc_coherent/ioremap
文章浏览阅读1.4w次,点赞14次,收藏78次。软件:Visual C++版本:6.0语言:简体中文大小:34.26M安装环境:Win11/Win10/Win8/Win7硬件要求:[email protected] 内存@4G(或更高)下载通道①百度网盘丨下载链接:提取码:dg2n[更多软件]:点击进入管家「软件目录」!_visual c++安装教程
文章浏览阅读2.7w次,点赞2次,收藏8次。新路由3 newifi3 d2 高恪魔改固件,请在breed中先刷入底包,然后启动路由器进入底包系统后,再在底包系统里面网页web升级固件,选择魔改进行升级,切记必须这样操作。压缩包包含了底包和固件解压密码 123下载地址:https://u13909188.pipipan.com/fs/13909188-384246318..._新路由3高恪5.0nat1
文章浏览阅读298次。导读:我们生活在一个嘈杂、混乱的世界中。生活中,我们有很多“权威”和“专家”,他们标榜自己是内行人,宣称自己掌握着该领域的真理,而我们需要做的只有两个字——接受。但事实上..._唯快不破的人为什么定
文章浏览阅读746次。首先我们大家在写页面的时候可能回经常遇到checkbox、radio等一些使选中或者是不选中的问题。这是我在项目当中做的时候发现的一个小知识点,把它赶紧记录下来。以便以后复习与巩固。 现把代码写出来再解释: function operateCheckOrRadio() { var sForm = document.getElementById("sform"); var sStatus = d..._flutter checkbox用变量初始化无法设置为选中状态
文章浏览阅读1.1k次。UE5——问题——MediaPlayer的使用播放视频注意点_ue mediaplayer
文章浏览阅读311次,点赞9次,收藏7次。非接触式电子体温计主要利用红外测温原理,一切温度高于绝对零度(-273.35℃)的物体,由于分子热运动,物体会不停地向外辐射能量。物体辐射能量的大小与它的表面温度有十分密切的关系。因此,通过测量物体辐射的能量,就能够测量出物体的温度。本用户手册中的非接触式电子体温计就是利用这种测量方法,实现测量人体体温的功能。
文章浏览阅读1.2k次,点赞26次,收藏14次。vue的vue-resource和axios介绍_vue-resuorce
文章浏览阅读907次。mysql复习一:复习前的准备1:确认你已安装wamp2:确认你已安装ecshop,并且ecshop的数据库名为shop二 基础知识:1.数据库的连接mysql -u -p -h-u 用户名-p 密码-h host主机2:库级知识2.1 显示数据库: show databases;2.2 选择数据库: use dbname;2.3 创建数据库_在 goods_name 列上加普通索引
文章浏览阅读507次。敏捷软件开发宣言 摘要:我们正在通过亲身实践以及帮助他人实践,揭示更好的软件开发方法。通过这项工作,我们认为: 个体和交互 胜过 过程和工具 可以工作的软件 胜过 面面俱到的文档 客户合作 胜过 合同谈判 响应变化 胜过 遵循计划虽然右项也具有价值,但我们认为左项具有更大的价值。Kent Beck James Grenning Robert C._敏捷软件开发宣言
文章浏览阅读93次。转自http://www.cnblogs.com/answer1991/archive/2012/05/08/2489844.html ActivityGroup在实际的开发中是十分常见的,在我使用过的Android应用中,十个应用里面有九个应用的主界面都是使用ActivityGroup的。说起ActivityGroup,在国内好像直接使用它开发的并不多,基本都是使用Ta..._android 类似于微博tab,动态添加tab,并实现拖拽排序,编辑等
文章浏览阅读490次。仅供学习使用。执行命令git init,发现文件夹出现.git目录即说明创建本地仓库成功。创建的文件名为空,拓展名是bashrc,所以要开启文件的拓展名选项并检查该文件的格式是否为Bash RC源文件。工作区的文件创建或修改后通过git add提交到暂存区,暂存区的文件通过git commit提交到仓库。创建一个测试用的文件夹,进入后右键打开Git Bash,设置用户信息。ATT:红色的是工作区的文件,绿色的是暂存区的文件。GIT的流程分为三大块:工作区、暂存区、仓库。_请确保本地完成了 git 的全局配置
文章浏览阅读517次。三种共享类型:微软的CIFS文件共享协议,可以让windows机器在网上邻居之间共享文件,也即是windows-windows之间的文件共享;NFS文件共享协议,可以让远程共享的共享目录挂载在本地端,就像本地端的一个partition分区一样,但是共享也只能在UNIX-UNIX之间来共享;SAMBA文件共享协议,可以实现WINDOWS-UNIX之间的文件的共享,WINDOWS机器在网上..._smb共享只抓到nbns报文