操作系统学习笔记:CPU调度
CPU调度的目的在于提高CPU利用率,不让CPU闲着。CPU是宝贵的资源,如果有一个进程,本来在CPU中运行,忽然因为要使用IO资源,于是转而请求IO,这边CPU挂起,造成就绪队列中的其他进程等待,这样就造成了浪费。
一、CPU调度算法
1、先到先服务(FCFS)
谁先请求CPU谁先得到服务,一直到服务完。这应该是最简单的调度了。但效率不高,有些只须很短CPU区间的进程也只能死等,会造成平均等待时间较长。
2、最短作业优先(SJF)
最佳调度算法,平均等待时间最小。问题在于,如何知道下一个CPU区间的长度,或者说,如何知道进程要消耗多少CPU时间?
可以通过一定的算法来预测这个长度。
3、优先级
进程被赋予优先级。优先级高的先获得CPU。
优先级调度可以是抢占式也可以是非抢占式。、
抢占式:优先级高的进程到达就绪队列时,假如正在运行的进程优先级比它低,立刻抢占CPU;
非抢占式:优先级高的进程到达就绪队列时,排在就绪队列头部
缺点是会产生无穷堵塞或饥饿,造成有些低优先级进程无线等待。
解决饥饿问题,是老化。即等待时间越长的进程,其优先级会递增。
4、轮转法(RR)
限定CPU时间片,就绪队列中的进程轮流执行,每个进程执行完毕即退出,否则重新排队。如果时间片足够长,就等于FCFS。
轮转法专为分时系统而设计。
5、多级队列
设置多条、优先级不同的就绪队列,进程散落其中。一旦归入某条队列,不可以转移到别的队列。优先级高的队列先执行,直至为空,才到次优先级的队列。一旦高优先级队列又有新进程进入,马上抢占CPU。
同样,存在饥饿问题。
6、多级反馈队列
同多级队列,但允许进程迁移。假如某个进程消耗CPU时间片次数多,即沉入低优先级队列。可以防止饥饿。
二、多处理器调度
1、非对称多处理和对称多处理
非对称多处理:一个CPU负责调度、IO处理及其他系统活动,而其他CPU只执行用户代码。好处是只有一个CPU访问系统数据,减轻了数据共享的需要。
对称处理(SMP):每个CPU都可以调度,甚至有私有的就绪队列。算法比较复杂。现代操作系统都支持SMP。
2、处理器亲和性
努力让一个进程只在同一个处理器上运行,就叫处理器亲和性。
主要是因为进程迁移到其他处理器,缓存需要重新构建。所以这是OS极力避免的情况。
亲和性有软硬之分。如果只是努力,而不能保证,则软也;如果硬性规定,则为硬也,如Linux。
3、负载均衡
如何尽快将众多嗷嗷待运的进程放入CPU中运行,以完全利用多CPU的优点,就涉及到负载均衡。
通常有2种方法:
1)推
一个特定任务周期性地检查各个CPU,发现不平衡即进行适当调配
2)拉
CPU空闲时,即主动从其他地方拉一个进程过来运行,。
负载均衡与处理器亲和性是矛盾的。如何取得平衡,有个度的考量。
4、对称多线程(SMT)
多物理CPU同时运行多线程,是为对称多处理器(SMP);提供多个逻辑CPU,来同时运行多线程,即为对称多线程(SMT,英特尔处理器中称为超线程)。
SMT的思想是同一个物理CPU上生成多个逻辑CPU。
SMT是硬件提供的,而不是软件。
5、线程调度
OS调度的是内核线程。一个用户线程要得到CPU运行,有2个步骤要走:
1)用户线程与内核线程挂钩
2)内核线程获得CPU
用户线程与内核线程的对应关系有一对一,多对一,多对多等关系。在后二者模型中,线程库调度用户线程到一个LWP(轻量级进程)。
但这并不意味着用户线程可以执行。当线程所在进程获得CPU时,进程内的线程还要经过争用,获得CPU。
获得LWP,叫进程竞争范围(PCS);
获得CPU,叫系统竞争范围(SCS)。
所有的用户线程与内核线程对应的模型中,都需要SCS。一对一模型中,只有SCS。
版权声明:本文为博主原屙文章,喜欢你就担走。
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