Linux内核设计与实现 进程调度1: 基本概念

进程类别

        进程大致可分为I/O密集型和 CPU密集型。

优先级

        调度依据 动态优先级,所谓动态优先级就是初始化时给出一个基础优先级,随后优先级可被调度程序动态的增减。高优先级进程也获得较长的时间片。I/O密集型通常被提升优先级,而CPU密集型则被降低。            

        Linux系统有两种独立的优先级范围。第一种是Nice值,返回是[-20, 19],默认值为0。数值越高优先级越低。Nice值影响了时间片的分配。如果进程拥有-20的Nice值,那么该进程将被分配理论最长的时间片。Nice值是所有Unix系统的标准优先级。

        Linux的第二种优先级范围是实时优先级。这个优先级的值是可配置的。通常来说范围在[0,99]。所有实时进程的优先级都高于普通进程。(实时进程是什么?)

时间片

        时间片是一个数值,决定了进程被抢占前可运行的时间。必须为进程分配合适长度的时间片。时间片太长会影响系统的交互性,时间片太短则会导致系统花费大量的时间用于进程的切换。同时还要兼顾I/O密集型和 CPU密集型进程的矛盾。因为I/O密集型无需长时间片,却渴望经常运行。而Linux却提供了相对较长的默认时间片——100毫秒。   

        注意到,进程不必在每次被调度运行后就花光自己所有的时间片。举例来说,如果一个进程拥有长达100毫秒的时间片,那么它可以在五个不同时段运行,每次花费20毫秒的时间片。这么做的好处是,一个拥有长时间片的进程(尽管它本身不需要如此长的时间片),可以尽可能长时间的保持运行状态。而不会过早地被丢入等待调度的队列中(稍后说到)。这就好比键盘驱动进程的实现方法。

进程抢占

        当某进程的状态变为TASK_RUNNING的时候,内核会检查它的优先级是否高于当前正在执行的任务。如果是,调度进程就会使该进程抢占CPU。另外,如果一个进程的时间片变成0(意味着用尽了所有时间片,只能等待所有进程时间片为0才会重新分配),调度进程会被再次调用,选择一个新的进程运行。

        个人猜测:这里拿文字软件和音乐播放软件来举例。CPU在每条指令执行结束后检查中断引脚。如果检测到键盘的活动,就会引发中断而将键盘输入程序的状态设置为TASK_RUNNING,然后执行上述的检查程序。因为文字软件的优先级高于音乐播放软件,所以文字软件将立即得到执行,将键入字符输入在屏幕中。完成这一工作后,文字软件将设置自身状态或是其他方法,使得音乐播放软件可以抢占CPU?

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