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Linux進程調(diào)度機制是操作系統(tǒng)中非常重要的一個部分,它決定了系統(tǒng)中的CPU資源如何分配給各個進程,在Linux系統(tǒng)中,主要有兩種進程調(diào)度策略:搶占式調(diào)度和協(xié)作式調(diào)度,這兩種策略都是為了實現(xiàn)公平、高效地分配CPU資源,提高系統(tǒng)的整體性能。

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搶占式調(diào)度
搶占式調(diào)度是指當(dāng)一個進程在運行過程中,操作系統(tǒng)可以強制剝奪其CPU資源,分配給其他進程,這種調(diào)度策略主要用于實時系統(tǒng),可以保證高優(yōu)先級的進程能夠及時得到執(zhí)行,Linux系統(tǒng)中的搶占式調(diào)度主要包括以下幾個方面:
1、時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度(RoundRobin Scheduling):每個進程被分配一個固定的時間片,當(dāng)時間片用完時,操作系統(tǒng)會將CPU分配給下一個進程,這種調(diào)度策略簡單公平,但可能會導(dǎo)致CPU頻繁切換進程,降低效率。
2、優(yōu)先級調(diào)度(Priority Scheduling):根據(jù)進程的優(yōu)先級來分配CPU資源,高優(yōu)先級的進程優(yōu)先獲得CPU,這種調(diào)度策略可以保證關(guān)鍵任務(wù)的執(zhí)行,但可能導(dǎo)致低優(yōu)先級的進程長時間得不到執(zhí)行。
3、短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度(Shortest Job First Scheduling):操作系統(tǒng)會選擇預(yù)計執(zhí)行時間最短的進程分配CPU資源,這種調(diào)度策略可以最小化平均等待時間,但需要準(zhǔn)確估計任務(wù)的執(zhí)行時間。
協(xié)作式調(diào)度
協(xié)作式調(diào)度是指進程自愿放棄CPU資源,讓其他進程執(zhí)行,這種調(diào)度策略主要用于分時系統(tǒng),可以提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度,Linux系統(tǒng)中的協(xié)作式調(diào)度主要包括以下幾個方面:
1、睡眠和喚醒:當(dāng)一個進程需要等待某個事件發(fā)生時,它會進入睡眠狀態(tài),釋放CPU資源,當(dāng)事件發(fā)生時,進程會被喚醒,重新競爭CPU資源。
2、信號量和互斥量:信號量和互斥量是一種同步機制,用于保護臨界資源,當(dāng)一個進程需要訪問臨界資源時,它會嘗試獲取信號量或互斥量,如果信號量或互斥量已被其他進程占用,當(dāng)前進程會進入睡眠狀態(tài),等待資源釋放。
3、虛擬內(nèi)存管理:Linux系統(tǒng)使用虛擬內(nèi)存技術(shù),將物理內(nèi)存抽象成多個虛擬內(nèi)存區(qū)域,當(dāng)一個進程需要訪問的數(shù)據(jù)不在物理內(nèi)存中時,會發(fā)生缺頁中斷,操作系統(tǒng)會將數(shù)據(jù)從磁盤加載到物理內(nèi)存,這個過程會導(dǎo)致進程暫時放棄CPU資源,讓其他進程執(zhí)行。
Linux進程調(diào)度算法
Linux系統(tǒng)的進程調(diào)度算法是基于搶占式調(diào)度和協(xié)作式調(diào)度的結(jié)合,它使用了完全公平調(diào)度(Completely Fair Scheduler, CFS)作為默認(rèn)的調(diào)度算法,CFS算法的主要目標(biāo)是確保每個進程都能公平地獲得CPU資源,同時提高系統(tǒng)的吞吐量和響應(yīng)速度。
CFS算法的工作原理如下:
1、為每個進程分配一個虛擬運行時間(vruntime),用于記錄進程在CPU上運行的時間。
2、當(dāng)有多個進程競爭CPU資源時,操作系統(tǒng)會選擇vruntime值最小的進程分配CPU資源,這樣可以保證每個進程都能公平地獲得CPU資源。
3、當(dāng)進程在CPU上運行時,它的vruntime值會根據(jù)實際運行時間遞增,這樣可以避免進程長時間占用CPU資源。
4、當(dāng)進程被阻塞或者進入睡眠狀態(tài)時,它的vruntime值會暫停遞增,這樣可以避免進程因為等待事件而影響其公平性。
Linux進程調(diào)度機制通過結(jié)合搶占式調(diào)度和協(xié)作式調(diào)度,實現(xiàn)了公平、高效的CPU資源分配,CFS算法作為Linux系統(tǒng)的默認(rèn)調(diào)度算法,可以滿足大多數(shù)應(yīng)用場景的需求,當(dāng)然,針對不同的應(yīng)用場景,Linux系統(tǒng)還提供了其他的調(diào)度算法,如實時調(diào)度算法(RealTime Scheduling)和節(jié)能調(diào)度算法(EnergyAware Scheduling),供用戶選擇。
新聞標(biāo)題:linux進程調(diào)度機制有哪些功能
網(wǎng)站URL:http://m.fisionsoft.com.cn/article/dpehdsd.html


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