快乐扑克对子最长多久: cpu调度

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cpu调度

CPU调度 用于多道程序 
以下先讨论对于单CPU的调度问题。 
回顾多道程序,同时把多个进程导入内存,使得一个进程在CPU中执行I/O时,一个进程用来填补CPU的时间。 
通常进程都是在CPU区间和I/O区间之间转换。 
CPU调度程序称为短期调度程序,从内存调度到CPU。 
在内存中等待的就绪队列的节点是PCB。有许多不同的队列实现方法。 
抢占调度和非抢占调度(协作):前者为一个进程还没结束之前就被夺取CPU的拥有权,而后者则要一个进程结束或等待I/O才给予其他进程CPU的拥有权。 
虽然现代操作系统都是用抢占调度,但是对于同时访问一个数据来说就会有风险,比如一个进程在试图更新一个数据,但是另一个进程抢占,并且读取这个数据,使得数据不一致。这时就要用到进程同步的内容。lock 
对于中断随时可能发生的情况,我们可以在执行某个代码段时,禁止中断。 
分派程序用来把CPU的拥有权交给短期调度程序选定的进程。每次切换进程时都要使用。 
分派延迟:分派程序所花的时间。 
CPU调度需要考虑的因素: 
1.CPU使用率。 
2.吞吐量:单位时间完成进程的数量。 
3.周转时间:进程提交到进程完成。即从磁盘等待进入内存+就绪队列等待时间+CPU执行时间+I/O执行时间。但是CPU调度算法只是里面的一块。 
4.等待时间:在就绪队列等待的时间之和。 
5.响应时间:用于交互系统。 
CPU调度算法: Gantt图考点求等待时间 
此算法应用于内存就绪队列到CPU的过程。 
1.FCFS 先到先服务 
一旦选定进程,那么在结束之前就不能再切换到另一个进程。 
2.SJF 最短优先 精确的讲是最短下一个CPU区间的算法 
前面提到,一个进程是由CPU区间和I/O区间交替组成的。而SJF是看哪个进程的CPU区间最短。 
(1)SRTF抢占式:又称最短剩余优先,当新进来的进程的CPU区间比当前执行的进程所剩的CPU区间短,则抢占。 
(2)非抢占:称为下一个最短优先,因为在就绪队列中选择最短CPU区间的进程放在队头。 
SJF用于长期调度而不能用短期调度,因为进程是一个整体,CPU没法知道进程中第一个CPU区间长度。 
SJF需要确定下一个CPU区间的时间长度,可以通过近似估算出下一个CPU区间的长度,比如tn+1=atn+(1-a)rn tn为最近最近一次的CPU时间,rn为历史记录。a是给定的权重。 
3.优先级调度算法 pintos的优先级是0-63 0为最低优先级,63为最高优先级 
SJF是特殊的优先级调度算法,以CPU区间长度的倒数为优先级。 
(1)内部优先级:通过内部数据比如内存要求等。 
(2)外部优先级:用户自己设定。set_priority 
分为抢占式和非抢占式,前者为如果进来的进程优先级高于运行的进程,则替换;后者只是在就绪队列中按优先级排队。 
缺点:无线阻塞或饥饿。前者为一个优先级高且运行时间长的进程一直阻塞,后者为优先级低的进程永远都得不到执行。 
解决饥饿的方法是老化。通过每个时间间隔后将等待的进程优先级降低。 
4.转轮法 RR算法 抢占式 
用于分时系统。每个进程都占用一个时间片的时间。就绪队列为FIFO循环队列。如果一个进程的CPU区间长度小于时间片,则继续下面的进程;如果大于时间片,则中断切换到下一个进程执行。 
通常时间片长度为10ms-100ms,由此需要确定时间片大小使得上下文切换次数适当少。 
5.多级队列调度 
根据某种性质将一个就绪队列分成不同的独立队列,如系统进程,交互进程(前台进程),交互编辑进程,批处理进程,学生进程。 
每个队列都有不同的调度算法。 
每个队列都有优先级,比如前台队列就比后台队列要有绝对的优先级,因此队列间的分配方法: 
(1)只有优先级高的队列为空,才能执行低优先级队列。 
(2)为队列分配不同权重的CPU时间,优先级高的分配时间多。 
6.多级反馈队列 抢占式 
动态调整进程,进程在不同队列之间移动,虽然在队列间移动需要耗费资源,但是更合理。 
按照CPU区间的大小分队列。 
进程之间的划分是按照所花CPU时间划分,比如队列0是就绪队列,且规定一个时间上界,如果一个进程没能规定时间完成,则被放入队列1中。CPU区间越大的进程就被放入低优先级中。每个进程一开始都进入就绪队列。 
多级反馈队列的参数: 
1.队列的数量。 
2.每个队列的调度算法。 
3.怎样升级到优先级更高的队列。 
4.确定怎样降级到优先级更低的队列。 
5.进程需要确定进入哪个队列。 
接下来讲多个CPU的负载均衡问题。 
假设多个CPU是同构的,但是可能也会有特殊的限制比如只有某个CPU与I/O设备连接。 
(1)非对称多处理:一个处理器专门用于CPU调度决定等,其他用于执行用户代码。 
(2)对称多处理(SMP):为每个处理器自我调度,可能会造成多个处理器同时访问同一个数据结构则会造成冲突。 
处理器亲和性:一个进程只需要在一个处理器上执行即可,不会转到另一个处理器上执行,因为如果转移的话,处理器缓存的资源全部无效,浪费?;捍娲娲⒌氖墙痰牧梦实氖?。 
软亲和性:占时的不会转移。 
硬亲和性:操作系统不允许进程在多处理器间游走。 
负载平衡条件:每个处理器都有私有的就绪队列。 
负载平衡方法:push和pull。即从负载高的处理器push到低负载的处理器上,从负载低的处理器pull到负载高的处理器,但是这样就缺失了处理器亲和性。 
一个物理处理器可以划分为逻辑处理器,SMT(对称多线程)使得在一个物理处理器上同时运行多个线程。 
逻辑处理器对于物理处理器就像线程对进程。多个逻辑处理器共享物理处理器的资源,如缓存和总线。 
举个例子,就像分区一样,硬盘分为C盘,D盘等,但事实上不是真的分硬盘。更理论的讲,像数据库的逻辑和物理关系。 
系统调度的是内核线程,用户线程由线程库管理。如果线程要在CPU上运行,需要与某个内核线程相连。 
用户线程需要连接到LWP(进程竞争范围PCS)。 
内核线程连接到物理CPU(系统竞争范围SCS)。 
linux采用抢占、优先级的调度算法,较高优先级的进程被分配较多的CPU时间片。每个处理器都维护一个运行队列。运行队列分为活动和到期的,前者是进程所耗时间小于时间片的,后者是所花时间大于时间片的任务。 
当活动队列为空,则互换两队列。 
调度算法的评估: 
1.分析评估法。事先确定负荷和算法,即一些本来可以自己设定的数据,比如确定特定算法FCFS,确定进程到来的时间和数量;根据不同的模型来比较性能。缺点是只适用于特定的情况。 
2.排队模型。数学公式以分析CPU和I/O的区间分布,给定进程到达系统的时间分布,排队网络分析。LITTLE公式:进入队列的进程和离开队列的进程要相等。 
3.模拟。建模计算机系统,模拟程序,根据概率分布随机生成数据,不能对于前后事件进行预测。但是通过跟踪磁带来记录真实系统的运作,再来按照这种顺序来模拟即可。 
4.实现。编程后放入操作系统,观测。

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