Linux内核2_6进程调度分析与改进
Linux2.6内存管理反向映射分析与改进
．
Ｋ ｙ ｗ ｒ ｓＬｎ ｘ ２６ｋ ｒ ｅ ａ ｄｅｓ ｐ ｉｇ ｓａ ｈ ｓ ａ ｍｅ ｒ ；ｅ ｅｓ ｍａｐｎ ｓ ｅ ｏ ｄ ：ｉ ． ｅ ｌ ｄ ｒｓ ｍａ ｐｎ ； ｈ ｒ ｐ ）ｉ ｌ ｍｏ ｒｖ ｒ ｐ ｉｇ ｕ ｎ ； ｅ ，ｃ ｙ ｅ
的组 织 如 图 １ 示 。 所
机器 Ｎ － ＭＡ的支持 。Ｌｎ ｘ２６在进程调度 、 Ｕ ｉ ． ｕ 内存 管理 、 文件 系 统、 网络 、 系统安全 、 设备驱动等方面都有很大 的改进 ，
在服 务 器 部 分 ．ｉｕ Ｌｎｘ与 Ｕ ｉ和 Ｗｉｄｗ Ｎ ｎｘ ｎ ｏ ｓ Ｔ三 分 天 下 的 局 面
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、
．
开 发 研 究 与 设 计 技 术 ． ． 。 。 ．
本 目任 辑 谢 媛 栏 责 编 ：媛
Ｌｎ ｘ ． ｉｕ ２６内存管理反向映射分析与改进
王帅 ， 王铮 。 志 军 李 （ 重庆 大学 计 算 机 学 院 ， 庆 ４ ０ ４ ） 重 ００ ４ 摘 要 ：ｉｕ ． Ｌｎｘ２６内核在 内存 管理 方 面作 了很 大 的 改 进 。 反 向 映射 技 术 是 新 加 入 的 一 项 重 要 技 术 ， 的 加 入 提 高 了 ｌ ｕ 系统 内存 管 它 ｉｘ ｎ
的内存页 、 页表条 目存储 在高端 内存 中， 以及 更稳定 的内存 管理 器 。本 文以 Ｉｔ 的 ｉ８ ｎｅ ｌ ３ ６系列 Ｃ Ｕ作为 目标，重点分 析研 究 了 Ｐ ｌ ｕ２６内核 内存管理部分加入的反向映射技 术。 ｉ ｘ． ｎ
linux下常见的调度策略及调度原理
linux下常见的调度策略及调度原理Linux是一种开源的操作系统，广泛应用于服务器和嵌入式设备中。
在Linux系统中，进程调度策略是操作系统的核心组成部分之一，它决定了进程的执行顺序和时间分配。
本文将介绍Linux下常见的调度策略及其调度原理。
在Linux系统中，常见的进程调度策略包括先来先服务（FCFS）、最短作业优先（SJF）、时间片轮转（RR）和优先级调度（Priority Scheduling）等。
先来先服务（FCFS）是一种简单而直观的调度策略，它按照进程到达的先后顺序进行调度。
即当一个进程到达系统时，它将被放入就绪队列的末尾，并等待CPU的分配。
当CPU空闲时，系统将选择就绪队列中的第一个进程分配给CPU执行。
这种调度策略的优点是公平性强，但缺点是无法处理长作业和短作业的差异，容易产生"饥饿"现象。
最短作业优先（SJF）调度策略是根据进程的执行时间来决定优先级的调度策略。
即系统会选择执行时间最短的进程先执行，以减少平均等待时间。
这种调度策略的优点是能够最大程度地减少平均等待时间，但缺点是可能会出现长作业等待时间过长的问题。
时间片轮转（RR）是一种基于时间片的调度策略，每个进程被分配一个固定长度的时间片。
当一个进程的时间片用完时，系统将把CPU分配给下一个进程。
这种调度策略的优点是能够有效地平衡进程之间的响应时间，但缺点是可能会导致频繁的上下文切换。
优先级调度（Priority Scheduling）是一种根据进程优先级来决定调度顺序的策略。
每个进程被分配一个优先级，优先级越高的进程越容易被调度执行。
这种调度策略的优点是能够根据不同进程的需求进行灵活调度，但缺点是可能会导致低优先级进程的"饥饿"问题。
在Linux系统中，调度算法的实现是通过内核的进程调度器来完成的。
内核中的调度器会根据不同的调度策略来选择下一个要执行的进程，并将其上下文切换到CPU中执行。
Linux 2.6内核的Fair-Share调度算法研究
Ｌ ｎ ｘ操作 系 统拥 有 自己 的“ 跳 ” 所 以 当一 个 心 ｉｕ 心 ，
［ 文章 编 号］１０ —４ ８ （０ ８ ０—０ ８０ ０ ３ ６４ ２０ ）５０ １—３
Ｌｎ ｘ２ ６内核 的 Ｆ ｉ Ｓ ａｅ调 度算 法研 究 ｉｕ ． ａｒ ｈ ｒ —
熊 政 ，杨 光 友
（ 北 工 业 大 学机 械 工程 学 院 ，湖 北 武 汉 ４ ０ ６ ） 湖 ３ ０ ８
Ｌｎ ｘ在 ２ ６版 本 的 内核 中采 用 了 由 Ｉｇ ｌａ ｉｕ ． ｎ ｏＭｏｎ ｒ
调度 器 的时 间复杂度 为 Ｏ（ ） １．
设计 并实 现 的 Ｏ（ ） 度算 法＿ ， １调 １ 大大改 进 了调度 器 ］
的性 能． ２ ４版本 的 内核相 比， ． 与 ． ２ ６版 本 具有 系 统
的任 务来 执行 ． 当活 动 队 列 中没 有 任 务 时将 活 动 队
列指 针和过 期 队列 指 针进 行 交 换． 由于 只有 １ ０个 ４
行， 直到有 一个 优先 级 更 高 的 任务 需 要 执 行或 者 是 它 主动放 弃 Ｃ Ｕ 资 源 ， Ｐ 否则 它 将 会 一 直执 行 下 去．
级列 表 ， １ ０个 为实 时 优 先级 列 表 ， ４ 前 ０ 后 Ｏ个 为 普
通优 先级 列表Ｈ （ １ ． 图 ）
它 都一 直 呆 在 原 优 先 级 队 列 头 不 动． 以 当 一 个 所
ＦＦ Ｉ Ｏ型 的实 时任务 获 得 Ｃ Ｕ 资源 后 ， Ｐ 它会 一 直 执
linux内核进程cpu调度基本原理
linux内核进程cpu调度基本原理Linux内核的CPU调度基本原理是通过多任务处理，将CPU 时间片分配给不同的进程或线程来实现。
1. 调度策略：Linux内核支持多种调度策略，包括先来先服务（FCFS）、时间片轮转、优先级调度等。
默认的调度策略是时间片轮转调度策略，即每个进程被分配一个时间片，在时间片用完之后，将CPU切换到下一个就绪状态的进程上。
2. 就绪队列：内核会维护一个就绪队列，存放所有准备好运行但还未分配CPU时间的进程。
根据进程的优先级和调度策略，内核会从就绪队列中选择一个合适的进程来执行。
3. 进程优先级：每个进程都有一个优先级值，表示其重要性和紧急程度。
较高优先级的进程在调度时会获得更多的CPU时间。
Linux内核使用动态优先级调度策略，根据进程的历史行为和资源使用情况动态调整进程的优先级。
4. 时间片和抢占：时间片是CPU分配给进程的最小单位，当一个进程的时间片用完后，如果它还未完成，内核会将其置于就绪队列末尾，并将CPU分配给下一个就绪进程。
此外，Linux 内核支持抢占式调度，即当一个优先级更高的进程出现时，可立
即抢占当前运行的进程，将CPU资源分配给新的进程。
5. 实时进程：除了普通进程，Linux内核还支持实时进程。
实时进程具有更高的优先级和较小的延迟要求，它们得到更快的响应时间。
实时进程的调度算法相对于普通进程更加严格，以满足实时性要求。
Linux内核的CPU调度基本原理是通过就绪队列、进程优先级和时间片轮转等策略，将CPU时间动态地分配给不同的进程或线程，以完成多任务处理。
Linux2.6内核调度分析及实验设计
在现代操作系统中 ， 进程调度一直是一 个核心问题 ， 它往往不单独 使用其 中的一种调度方法 ， 而是综合运用几种基本 的调度 方法 ， 进程调 度策略的优劣对整个系统性 能有 至关重要 的影 响。 ｉｕ２６引入了新的 Ｌｎ ｘ． 调度 算法 ， 具有 完全实现 Ｏ（ ） １算法 、 强了 Ｓ 增 ＭＰ可扩展性 、 强化 Ｓ ＭＰ 亲和力 、 增强了对软实时性的支持 、 公平性 等特点ｌ 本文对 Ｌｎｘ ． 的 ｌ ｌ 。 ｉ ２６ ｕ 调度过程及算法进 行了详 细分析 ， 并设计 了 Ｌｎ ｘ ｉｕ 调度实验 。
１Ｌｎ ｘ ． ．ｉｕ ２６内核 调 度 机 制 １１ ｉｕ ． Ｌｎ ｘ内核 调 度 数 据 结 构
—
进程控制块 Ｐ ＢＰｏｅｓ ｏｔ ｌ ｌ ｋ ｔ ｋ ｓｕ ｔ 系统 中最 为重 Ｃ （ｒ ｓ ｎｒ ｏ ）ａ — ｔ ｃ 是 ｃ Ｃ ｏＢ ｃ ｓ ｒ 要 的数据结构之一 ，用来存 放进程所必需的各种信息 ， 包括进程 的类 型、 进程状态 、 优先级 、 时钟信息等 。
科技信息．
博 士 ・ 家论 坛 专
Ｌｎ ｘ ． 核 调度 分 析 及 实 验 设 计 ｉｕ ２６内
安徽 科技 学 院理 学院 赵艳 红 沈 峰 段 汉根
［ 摘 要］ 本文剖 析 了 Ｌｎ ｘ ． ｉｕ ２６内核 重要数 据 结构 ， 程调度 依据 、 进 调度 时机 、 度 策略 ， 调 并详 细分析 了 Ｌｎ ｘ ， ｉｕ ２６进程 调度 算法 。 Ｌｎ ｘ ． ｉｕ ２６内核 实现 了 Ｏ（ ） １ 的特性 ， 据实验 结果， 明了 Ｌｎ ｘ ． 根 证 ｉｕ２６具有很好 的实时性 ， 多任务下有更 高的 Ｃ Ｕ使 用率。 Ｐ
一
ｐｅ 就是 当前进程结构 ｒｖ
LINUX-2.6内核移植过程中常见问题及解决方法
LINUX-2.6内核移植过程中常见问题及解决方法1、内核启动后，出现如下提示后停住UNCOMPRESSING LINUX........................................................... DONE, BOOTING THE KERNEL一般情况下，这个时候内核已经启动了，只不过在控制台CONSOLE中没有打印信息而已。
所以问题主要锁定在串口这一块。
首先确定你的板子包括硬件都是没有问题的。
可以分以下几种情况，最常见的原因是在内核启动命令行这块CMDLINE，一般情况下LINUX-2.4内核中，CONSOLE=TTYS0,而LINUX-2.6内核则用CONSOLE=TTYSAC0。
还有一个原因，不多见，我当时用的是S3C2410的板子，BOOTLOADER用的是U-BOOT-1.0.0，内核移植的是LINUX-2.6.16，结果出现这个问题，在网上查了很多资料，最后找出来问题。
U-BOOT把S3C2410的时钟设置为202MHZ，而内核启动时使用的是200MHZ，修改U-BOOT中的MPLLCON：CLK_POWER->MPLLCON MPLLCON = 0X0005C040；//MPLL=200MHZ2、内核编译成功后，启动后出现如下提示后就停住了。
FREEING INIT MEMORY: 72KWARNING: UNABLE TO OPEN AN INITIAL CONSOLE.这个也是控制台CONSOLE的问题，LINUX-2.6.13以后的内核都支持DEVFS，而之后版本的内核就把DEVFS这块去掉了，虽然还能在内核源码中找到对应的源码，你也可以把它加进内核，但是也不是太好用。
2.6.13 后的版本改为支持UDEV了，UDEV这块我也没太弄懂，正在研究。
因此如果你是LINUX-2.6.13版本一下的内核，编译的时候在PSEUDO FILESYSTEMS添加DEV FILESYSTEM SURPPORT选项,也就是添加DEVFS的支持，如果LINUX-2.6.13之后的版本，你就看看你的ROOTFS下有没有/DEV/CONSOLE这个文件，没有的话，自己做一个就可以#MKNOD CONSOLE C 5 13、内核启动后，打印出一大堆提示信息UNABLE TO HANDLE KERNEL XXXX POINTER DEREFERENCE AT VIRTUAL ADDRESS XXXXXX ……R10: 00000000 R9 : 00000000 R8 : 00500001R7 : 00000001 R6 : C011AB50 R5 : C3726C00 R4 : C013E024R3 : 00000000 R2 : 00000000 R1 : 00000000 R0 : C3726C00….<0>KERNEL PANIC - NOT SYNCING: ATTEMPTED TO KILL INIT!这个提示是内核启动加载驱动时出错，那就只有找到出错的驱动，不加载它，如果必须要用这个驱动，只有自己修改源代码，一般问题都在对硬件的地址操作有问题。
Linux 2.6内核进程调度分析
非抢 占式 内核不适 用于实 时应用 ； 内核 中也存在优 先级翻
０ 引 言
从上世纪 ９ ｏ年代 以来 ， Ｎ ／ ｉｕ Ｇ Ｕ Ｌｎｘ系统在各个 领域 已经 得
转的问题。
Ｌｎｘ２ ６调度 系统从设计 之初就 把重点放 在更好满 足实 ｉ ． ｕ 时性和多处理机并 行性 上 ， 并且基本实现了它的设计 目标。
・对高负载 的系统来说 ， 预定义 的时 间片太长
时间片是在每个时期调度 程序赋 给各进程运行 的时间 。系
为交 互式 进程 ， 即使时 间片用 完 ， 还是保 留在 当前 的就 绪队 也
列， 这样极大提高 了交互式进程的优先级 ， 保证 了交互式进程 的
统 的响应依赖 于可运 行 的时 间片。对 于高系 统负 载的 高端机
０ ｎ 级 ， 当前就绪进程的个数 ， （ ） ｎ为 即调度时 间随 当前就绪进程 数的增 多而增加 。
程的优先 级 ， 同时把对进程优先级的计算分散 于多处进行 ， 这样 无论系统多少进程 ， 进程切换的时间始终是常数。其次 ， 新的算
法引入了更加 精确 的交 互式进程 的认定 机制 ， 旦进程被 确认 一
ａ ｖ ｎ ａ ｅ ｏ ａ ｅ ｉ ｉ ｕ ． ｒ ｏｎ ｅ ｕ ． ｅ ｏ ｉ ｉｎ ｂ ｕ ｈ ｍｐ ｏ ｅ ｎ ｆＬ ｎ ｘ ２ ６ ｓ ｈ ｄ ｌ ｌ ｏｉｈ ａ ｅ ｉ ｔ ｄ ｃ ｄ ｄ ａ ｔｇ ｓ ｃ ｍｐ ｄ ｗ ｔ Ｌ ｎ ｘ２ ４ ａ ｅｐ ｉ ｔｄ ｏ ｔ Ｔ ｐｎ ｏ ｓ ａ ｏ ｔｔ ｅ ｉ ｒ ｖ ｍｅ ｔ ｉ ｕ ． ｃ ｅ ｕ ｅ ａｇ ｒ ｍ ｒ ｎ ｒ ｕ ｅ ． ｒ ｈ ｈ ｏ ｔ ｏ Ｋｅ ｗｏ ｄ ｙ ｒｓ Ｐ ｏ ｅ ｓ ｓ ｈ ｄ ｌｒ Ｌ ｎ ｘ ｒ ｃ ｓ ｃ ｅ ｕｅ ｉ ｕ
Linux进程调度分析
ＺＨ Ｏ Ｎ Ｇ Ｃｈｅ ｇ， ｎ ＬＵ ｅ—ｈｅ ，ＬＩＤｅ ｏｎ Ｗ ｉ ｎｇ —ｙ ｇ
（ａ ｇ ａ ｍｐ ｔ ｇＴ ｃ ｎ ｌｇ ｓｔｔ， ｕ ｉ １ ０ ３ Ｃ ｉａ Ｊ ｎ ｎ ｎＣｏ ｕ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｉ ｔｕ ｅ Ｗ ｘ ２ ４ ８ ， ｈｎ ） ｉ ｉ ｎｉ
摘 要 ： ｉ ｘ系统 作 为 能够 应 用 于 多平 台 的 多任务 操 作 系统 ，它被 广 泛应 用 于嵌 入 式 电子 产 品 中 ．ｎ ｘ系统 的 效 率 就 成 为 电子 产 品 Ｌｎ ｕ １ｕ ｉ 性 能 的 重要 因素 之 一 。文 章从 ｌ ｕ ｉ ｘ进 程 调 度 的 角度 来分 析 ｌ ｕ ｎ ｉ ｘ系统 的性 能 ， ｌ ｕ ｎ 对 ｉ ｘ进 程调 度 的原 理 、 法 以及 过 程进 行 了分 析 。 ｎ 算
’
进 程 的运 行 需 要 系统 上 的各 种 资 源 ， 内存 、ｐ 、 种 专 用 模 块 等 ， 此 ｌ ｕ 如 ｅｕ 各 因 ｉ ｘ进 程 的调 度 实 际 上 就 是 合 理 的把 这 些 资 源 分 配 ｎ 给 各个 进 程 ， 如何 分 配 则 是 取决 于具 体 的 调度 算 法 ， 同的 应 用 场 合 需 要 的 资 源存 在着 很 多差 异 ， 用 什 么 样 的 调 度算 法要 依 据 而 不 选 具 体 的资 源 分 配 策 略 。一 个 好 的 调度 算 法 应 该 注 意 以下 方 面 ：
linux内核分析之调度算法
linux内核分析之调度算法linux调度算法在2.6.32中采用调度类实现模块式的调度方式。
这样，能够很好的加入新的调度算法。
linux调度器是以模块方式提供的，这样做的目的是允许不同类型的进程可以有针对性地选择调度算法。
这种模块化结构被称为调度器类，他允许多种不同哦可动态添加的调度算法并存，调度属于自己范畴的进程。
每个调度器都有一个优先级，调度代码会按照优先级遍历调度类，拥有一个可执行进程的最高优先级的调度器类胜出，去选择下面要执行的那个程序。
linux上主要有两大类调度算法，CFS(完全公平调度算法）和实时调度算法。
宏SCHED_NOMAL主要用于CFS调度，而SCHED_FIFO和SCHED_RR主要用于实时调度。
如下面的宏定义：1. /*2. * Scheduling policies3. */4. /*支援Real-Time Task的排程,包括有SCHED_FIFO與SCHED_RR.5. */6.7. /*(也稱為SCHED_OTHER): 主要用以排程8. 一般目的的Task.*/9. #define SCHED_NORMAL 010. #define SCHED_FIFO 111. /*task預設的 Time Slice長度為100 msecs*/12. #define SCHED_RR 213. /*主要用以讓Task可以延長執行的時間14. (Time Slice),減少被中斷發生Task Context-Switch15. 的次數.藉此可以提高 Cache的利用率16. (每次Context-Switch都會導致Cache-Flush). 比17. 較適合用在固定週期執行的Batch Jobs任18. 務主機上,而不適合用在需要使用者互19. 動的產品 (會由於Task切換的延遲,而20. 感覺到系統效能不佳或是反應太慢).*/21. #define SCHED_BATCH 322. /* SCHED_ISO: reserved but not implemented yet */23. /*為系統中的Idle Task排程.*/24. #define SCHED_IDLE 51. /*每个处理器都会配置一个rq*/2. s truct rq {3. /* runqueue lock: */4. spinlock_t lock;5.6. /*7. * nr_running and cpu_load should be in the same cacheline because8. * remote CPUs use both these fields when doing load calculation.9. */10. /*用以记录目前处理器rq中执行task的数量*/11. unsigned long nr_running;12. #define CPU_LOAD_IDX_MAX 513. /*用以表示处理器的负载，在每个处理器的rq中14. 都会有对应到该处理器的cpu_load参数配置，在每次15. 处理器触发scheduler tick时，都会呼叫函数16. update_cpu_load_active,进行cpu_load的更新。
计算机操作系统(第二版)课件：Linux 进程调度算法解析
➢ 进程运行时间计算：
Ti=period *
Wi n Wi
i =1
例：系统有两个两个就绪进程A和B
WA=15（nice值19），WB=110（nice值10）： 则： TA=2.4ms，TB=17.6ms
3.5.3 Linux/openEuler 进程调度算法解析
完全公平调度器：CFS
虚拟运行时间：vruntime ➢ 进程虚拟运行时间： VTi=T* 1024
Linux2.6内核的O(1)调度器
调度时间开销为O(1)，与系统中就绪进程数量无关
01
5
9
位 0 ●● 示1
图
设
置
8 9
队列数组
15
0
1
…
5
…
9
…
120
…
139
优先级队列
… …
3.5.3 Linux/openEuler 进程调度算法解析
1. Linux调度器的发展
Linux2.6内核的O(1)调度器
支持内核抢占，能更好地支持实时进程 分散计算各进程优先级及时间片，减小了计算的时间开销 根据一些经验公式调整进程优先级，适当照顾交互式进程
prio=max(100,min(static_prio-bonus+5,139))
3.5.3 Linux/openEuler 进程调度算法解析
1. Linux调度器的发展
Wi
232 1 VTi=1024*T * Wi * 232
struct load_weight {
unsigned long weight; // 进程权重W
inv_weight;
// 232/W的值
};
多处理器平台下Linux2.6启动过程中的位图分析
关 键
词： 计算机应 用技 术； 入式 系统 ； 嵌 对称 多处理器 ； 启动过程 ； 图 位
文献标识码： Ａ
中图分类号： Ｐ ６ ． Ｔ ３８２
１ 引 言
顺 应对称 多处 理 器 （ ｙ Ｓ ｍｍｅｒ ｌ．ｒｃｓ ｒＳ ） 多 核 的 出现 ，ｔｉＭｕｔＰｏｅｓ ，ＭＰ 及 ｃ ｉ ｏ Ｌｎ ｕ
ｓ ｒ ｋｒｅ ） ｔ ｔ ｅ ｌ 中进行 自身的初始化工作 ， ａ— ｎ（ 并设置好 自己相 应的 ｃｕ ｏｌ ｅ ｍａ 位 图和 ｃｕ ｃｌｕ— ａ ｐ — ｎ ｎ— ｐ ｉ ｐ — ａｏｔ ｍ ｐ位 ｌ
图［ｌ ｐ — ｎｉｅ ｍａ ２。ｃｕ ｏｌ — ｐ表示 当前 联机 的 Ｃ Ｕ， ｎ Ｐ 仅在 Ｃ Ｕ 已经 可 以用 于 内 核调 度 或 接 收设 备 中断 时 设 置 。而 Ｐ
收 稿 日期 ：０ ９０ ２ 修 订 日期 ：０ ９０ —３ ２０ —７０ ； ２ ０ ．９２
４ ２
始化 ［ ； １ ］
成
都
信
息 工
程
学 院 学
报
第２ ５卷
（） ４进入执 行 内核 中的 ｓ ｒ— ｅｎｌ） ｔ ｔ ｋｒｅ（函数 ， 系统 的各 种资源 进行初 始化 ， ａ 对 创建 Ｂ Ｐ的空 闲进程 ； Ｓ （） ｉ ） ５ｉ ｔ 函数 的执行 ， 先完成对 Ｓ ｎ（ 首 ＭＰ系统 的初始化 ， 再进行 上层应用 的初 始化 。
多 处 理 器 平 台 下 Ｌ ｎ ｘ２ ６启 动 过 程 中 的位 图分 析 ｉｕ ．
陈小兰， 杨 斌
（ 西南交通大学信息科学与技 术学院， 四川 成都 ６ ０３ ） １０ １
Linux命令行中的进程调度和优先级设置技巧
Linux命令行中的进程调度和优先级设置技巧一、引言在Linux系统中，进程调度和优先级设置是提高系统性能和资源管理的重要手段。
通过合理分配进程的CPU时间片和优先级，可以有效提高系统的响应速度和资源利用率。
本文将介绍Linux命令行中的进程调度和优先级设置技巧。
二、进程调度技巧1. 查看进程列表通过使用ps命令，可以查看系统中运行的所有进程及其状态。
例如，输入以下命令：```ps -ef```该命令将列出所有进程的详细信息，包括进程ID、父进程ID、状态等。
2. 杀死进程如果某个进程出现问题或者需要终止运行，可以使用kill命令进行进程终止。
例如，输入以下命令：```kill 进程ID```其中，进程ID为需要终止的进程的标识符。
3. 修改进程优先级在Linux中，可以使用nice命令或renice命令来调整进程的优先级。
优先级范围从-20到19，-20表示最高优先级，19表示最低优先级。
- 使用nice命令nice命令可以在启动新进程时设置其优先级。
例如，输入以下命令：```nice -n 10 command```其中，-n 10表示设置新进程的优先级为10。
- 使用renice命令renice命令可以修改已经运行的进程的优先级。
例如，输入以下命令：```renice 10 进程ID```该命令将进程ID为进程ID的进程的优先级设置为10。
4. 实时进程调度Linux系统支持实时进程调度，可以通过使用chrt命令设置进程为实时进程。
例如，输入以下命令：```chrt -r 99 command```该命令将启动一个实时进程，并将其优先级设置为99。
三、进程优先级设置技巧1. 进程优先级调整原则在进行进程优先级设置时，需要遵循以下原则：- 重要性高的进程应该具有较高的优先级，以确保系统服务的响应速度。
- CPU密集型进程可以设置较低的优先级，以充分利用CPU资源。
- I/O密集型进程可以设置较高的优先级，以提高IO操作的效率。
基于RTAI实时LINUX分析与实现
基于RTAI的实时LINUX分析与实现摘要：linux作为一种开放的操作系统已经得到广泛的应用，但是linux是面向桌面的操作系统，本身实时性并不是很出色，在很多应用场合需要对它的实时性能进行改进。
本文详细分析了一种基于实时应用接口的linux扩展方案，通过rtai动态加载实时内核，改善了linux系统的实时性。
关键词：操作系统；应用接口；内核；实时中图分类号：tp316.811 引言实时系统是一种特殊的系统，它主要特点是在规定时间内一定能够响应任务的需求。
这种特性就特别适合一些对时间要求严格的场合，比如控制列车运行的操作系统。
因此实时系统目前主要应用于过程控制自动化系统、办公自动化、航空航天系统、武器制导系统等领域，并且发挥着举足轻重的作用。
linux的出现给我们带来了新的契机，由于linux系统本身的开源性，用户可以根据自己的需求定制和修改以达到不同的效果。
但是，大部分实时系统，需要很短的响应时间，需要操作系统的硬实时特性，而标准的linux操作系统是达不到硬实时的要求。
本论文分析了linux 2.6内核实时性的不足以及rtai底层实现机制，并构建一个基于linux和rtai的实时系统。
2 linux内核实时性分析对一个操作系统而言，调度程序的效率将直接影响到系统的整体性能。
在linux中，调度策略分为三种：（1）sched_normal：面向普通进程的时间片轮转策略。
（2）sched_fifo：面向对实时性要求要求比较高，运行时间比较短的进程。
用这种思想进行调度时，各进程按先入先出的顺序获得cpu。
（3）sched_rr：面向于实时性要求比较高，运行时间比较长的进程。
用这种思想进行调度时，各进程按时间片的方法轮流使用cpu。
在2.6内核中，对linux的调度策略进行了很大的改进，有关进程调度最重要的改进是采用o（1）算法和内核态的可抢占性。
因此，我们利用linux开源性的优势，对linux内核进行扩展，采用rtai 对linux进行实时性改进以满足实时任务的需求。
Linux2.6进程调度机制的剖析
（ ）主动进 入休 眠状 态． ３
２ ２ 调 度 策 略 ． 在 Ｉｎ ｘ ． ｕ ２ ６中 ， 有 三 种 调 度 策 略 ：Ｓ ＨＥ ｉ 仍 Ｃ Ｄ
Ｎ Ｏ ＲＭ Ａ Ｌ 、 Ｃ Ｈ ＥＤ Ｓ
—
ＦＦ 和 Ｓ ＩＯ ＣＨＥ — ． 者 Ｄ ＲＲ 前
１ ｉｕ ２ ４内核 进 程 调 度 的 缺 陷 Ｌ ｎ ｘ ．
导 致 大 部 分 的 Ｃ Ｕ 处 于 空 闲状 态 ， 而 影 响 Ｓ Ｐ Ｐ 从 Ｍ 的效率 ．
２ ｉｕ ２ ６内核 进 程 调 度 分 析 Ｌ ｎ ｘ ．
２ １ 调 度 时 机 ．
（） ２ 休眠进 程被 唤醒 时 ；
（ ）从 ＴＡＳ — ＮＴ ＲＲ Ｔ Ｂ 状 态 中 被 ３ Ｋ Ｉ Ｅ ＵＰ Ｉ Ｉ Ｅ
文章 编 号 ：１ ０ — ９ （ ０ ７ ０ ５ ０ ０ ０ ０ １ ０ ２ ０ ） ４ ０ ２ — ４ １
Ｌｎ ｘ ． ｉｕ ２ ６进 程 调 度 机 制 的 剖析
何 克 右 ，周 彩 贞
（ 汉婵 工 大 学 计 算 机 学 院 ， 汉 ４ ０ ６ ） 武 武 ３０ ３
摘 要 ：削述 了 Ｉｎ ｘ ． ． ｕ ２ ４内核 进 程 调 度 系 统 存 在 的 缺 陷 ， 细 分 析 了 Ｉｎ ｘ ． ｉ 详 ｄ ｕ ２ ６内 核进 程 调 度 的 时
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第 ４ 卷 第 ４期 ｌ
２０ ０ ７年 ｌ ２月
华 中 师 范 大 学学 报 （ 自然 科 学 版 ）
．
Ｖ ｏｌ４１ ＮＯ． ＿ ４
Ｄｅ ． ２ ７ ｃ ＯＯ
Ｊ ＯＵ ＲＮＡＩ ＯＦ ＨＵＡＺＨ０ＮＧ ＮＯＲＭ ＡＩ ＵＮＩ ＲＳ ＴＹ（ ｔ ｃ． ＶＥ Ｉ Ｎａ ．Ｓ ｉ ）
Linux+26内核O1调度算法剖析
．８．韶关学院学报·自然科学２００９年ｉｆ（ｕｎｌｉｋｅｌｙ（ｎｅｘｔ一＞ｐｆｉｏ！＝ｎｅｗ＿ｐｒｉｏ））｛ｄｅｑｕｅｕｅ＿ｔａｓｋ（ｎｅｘｔ，ａｒｒａｙ）；ｎｅｘｔ一＞ｐｆｉｏ＝ｎｅｗ＿ｐｆｉｏ；ｅｎｑｕｅｕｅｔａｓｋ（ｎｅｘｔ，ａｒｒａｙ）；）ｅｌｓｅｒｅｑｕｅｕｅ＿ｔａｓｋ（ｎｅｘｔ，ａｒｒａｙ）；．首先，要在活动数组中的索引位图里找到第一个被设置的优先级位，这里通过ｓｃｈｅｄ＿ｆｉｎｄ＿ｆｉｒｓｔ＿ｂｉｔ函数来实现．如前所述．该函数通过汇编指令从进程优先级由高到低的方向找到第一个为１的位置ｉｄｘ．因为优先级的个数是个定值，所以查找时间恒定，并不受系统到底有多少可执行进程的影响．这是Ｌｉｎｕｘ２．６内核实现Ｏ（１）调度算法的关键之一【２１．此外，Ｌｉｎｕｘ对它支持的每一种体系结构都提供了对应的快速查找算法，以保证对位图的快速查找［３］．很多体系结构提供了ｆｉｎｄ—ｆｉｒｓｔ—ｓｅｔ指令，这条指令对指定的字操作（在Ｉｎｔｅｌｘ８６体系结构上，这条指令叫做ｂｓｆｌ．在ＩＢＭＰＰＣ上。
ｃｎｔｌｚｗ用于此目的）．在这些系统上，找到第一个要设置的位所花的时间至多是执行这条指令的两倍，这也在很大程度上提高了调度算法的效率．ｓｃｈｅｄ＿ｆｉｎｄ＿ｆｉｒｓｔ＿ｂｉｔ函数找到第一个被设置的优先级位后，再找到该优先级对应的可运行进程队列，接着找到该队列中的第一个进程，最后把找到的进程插入运行队列中．整个过程如下图２所示．图２０【１）调度算法找到候选进程的过程图２中的网格为１４０位索引位图，ｑｕｅｕｅ［７］为优先级为７的就绪进程链表．ｉｆ（１ｉｋｅｌｙ（１：Ｉｒｅｖ！＝ｎｅｘｔ））ｆｐｒｅｙ＝ｃｏｎｔｅｘｔ＿ｓｗｉｔｃｈ（ｒｑ，ｐｒｅｙ，ｎｅｘｔ）；）ｅｌｓｅｓｐｉｎ＿ｕｎｌｏｃｋｊｒｑ（＆ｒｑ－＞ｌｏｃｋ）；．如果候选进程不是当前运行进程，则需要进行进程切换．反之，仅仅释放之前对运行队列所加的锁．２．５．２时间片的计算方法与时机Ｌｉｎｕｘ２．４内核在所有就绪进程的时间片都耗完后再在调度器中～次性重算．重算是用ｆｏｒ循环实现的，相当耗时．新的Ｕｎｕｘ调度程序减少了对循环的依赖。
Linux2.6内核的实时调度的研究
＿ ＿
复杂度是 ０ （） ｎ ；而 时 间 片 重 算 时 必 须 给 ｔｓ—ｔ ｃ ａｋ ｓ ｕｔ ｒ 结 构 和 就 绪 进 程 队列 上 锁 ， 由此 导 致 大 量 的 竞 争 ， 使
得 就 绪 队 列 成 为 一 个 明 显 的Байду номын сангаас 颈 ． ｉｕ ２６内核 采 用 Ｌｎ ｘ ．
维普资讯
本 目 任 辑： 媛 栏 责 编 谢 媛
。 。 。 发 研 究 与设 计技术 。 。 开
Ｌ ２６内核 的实时调度 的研 究 ｉｕ ． ｘ ｎ
李 京 。 汕 段 （ 南 民族 大 学 ， 北 武 汉 ４ ０ ７ ） 中 湖 ３ ０４ 摘 要 ： 文 分 析 了 Ｌｎ ｘ 、 度 系统 的 缺 陷 ， 细研 究 了 Ｌ ｎ ｘ ． 度 系统 在 实 时调 度 上 所 做 的 改进 ， 要 研 究 了 ｏ 本 ｉｕ ２４调 详 ｉｕ ２６调 主 （） １调度 算 法 以及 内核 可 抢 占的调 度 。 关 键 词 ： 时调 度 ； １调 度 算 法 ； 实 ｏ（） 可抢 占内核 ； 度 策略 调
（ｏ ｔ— ｎ ａ Ｕｎｖ ｒ ｔ ｏ ｔ ｎ ｌｉｓ ｕ ａ ３ ０ ４Ｃｈｎ ） Ｓ ｕｈ Ｃｅ 廿 ｌ ｉｅｓｙ Ｆ ｒＮａ ｏ ａ ｔ ， ｈ ｎ４ ０ ７ ， ｉａ ｉ ｉ ｉｅ Ｗ
Ａｂ ｔａ ｔＩ ｈｓ ａ ｔ ｌ， ｎ ｌ ｚ ｈ ｉ ｔｔｏ ｆｐ ｏ ｅ ｓ ｓ ｈ ｄ ｌ ｙ ｔｍ ｎ Ｌｉｕ ２４ｓｕ ｙ ｔ ｅ ｉ ｒ ｖ ｍｅ ｔｏ ｒｃ ｓ ｓ ｒ ｃ ：ｎ ｔ ｉ ｒｉ ｅｗｅ ａ ａｙ ｅ ｔｅ ｌ ａｉｎ ｏ ｒ ｃ ｓ ｃ ｅ ｕ ｅ ｓ ｓｅ ｉ ｎ ｘ ．，ｔ ｄ ｈ ｍｐ ｏ ｅ ｎ ｆｐ ｏ ｅ ｓ ｃ ｍｉ
linux的进程管理论文
linux的进程管理论⽂ 随着计算机开发以及教学⼯作的深⼊,⼤家也不可避免的要接触到基于Linux内核的各种操作系统。
这是店铺为⼤家整理的linux的进程管理论⽂，仅供参考! linux的进程管理论⽂篇⼀ 基于Linux系统中进程调度分析 摘要]Linux是⼀个多⽤户多任务的操作系统,Linux中实现了对多个进程公平、⾼效的调度,并不是采⽤单⼀的调度策略,⽽是⼏种调度策略有机地综合应⽤。
[关键词] 进程调度优先级时间⽚轮转实时进程 在任何⼀种操作系统中,进程调度⼀直是⼀个核⼼问题,进程调度策略的选择对整个系统性能有⾄关重要的影响,⼀个好的调度算法应该考虑很多⽅⾯:公平、有效、响应时间、周转时间、系统吞吐量等等,但这些因素之间⼜是相互⽭盾的,最终的取舍根据系统要达到的⽬标⽽定,本⽂以Linux操作系统为例,分析其进程调度策略,以期对进程调度过程有更深层次的认识。
⼀、 Linux的进程调度 Linux⽀持多进程,进程控制块PCB(Process Control Block)是系统中最为重要的数据结构之⼀,⽤来存放进程所必需的各种信息,PCB⽤结构task-struct来表⽰,包括进程的类型、进程状态、优先级、时钟信息等,Linux系统中,进程调度操作由schedule()函数执⾏,这是⼀个只在内核态运⾏的函数,函数代码为所有进程共享。
⼆、 linux的进程调度时机 Linux的进程调度时机与现代操作系统中的调度时机基本⼀致,为了判断是否可以执⾏内核的进程调度程序来调度进程,Linux中设置了进程调度标志need-resched,当标志为1时,可执⾏调度程序.通常,Linux调度时机分以下两种情况:(1)主动调度:指显式调⽤schedule()函数明确释放CPU,引起新⼀轮调度.⼀般发⽣在当前进程状态改变,如:进程终⽌、进程睡眠、进程对某些信号处理过程中等,(2)被动调度:指不显⽰调⽤schedule()函数,只是PCB中的need-resched进程调度标志,该域置位为1将引起新的进程调度,⽽每当中断处理和系统调⽤返回时,核⼼调度程序都会主动查询need-resched的状态(若置位,则主动调⽤schedule()函数),⼀般发⽣在新的进程产⽣时、某个进程优先级改变时、某个进程等待的资源可⽤被唤醒时、当前进程时间⽚⽤完等。
基于Linux2.6进程调度系统的实时性研究
ｐｉ （ 函数并 不 是 只被 ｒｃｌ—ａｋ ｒ ） ｏ ｅａｃ ｔｓ
ｐｉ（） 调 用 ， 还 主 要 被 调 用 在 ｓｈｄ ｌ — ｒ ｏ 所 它 ｃ ｅｕｅ ｒ
ｔｋ ） ｉ （ 时钟 中 断 程 序 、ｃ ｅ — ｂｋ ） ｗａｅ ｕ — ｃ ｓｈｄ ｆｒ （ 、 ｋ — ｐ
基 于 Ｌｎ ｘ２ ６进 程 调 度 系 统 的 实 时 性 研 究 ｉｕ ．
岳 笑含 ， 刘 艳秋
（ 阳工 业 大学 ， 宁 沈 阳 １０ ２ ） 沈 辽 １０ ３
摘
要 ： 针 对 Ｌｎ ｘ２ ６进 程 调 度 系统 在 实 时 性 方 面存 在 的 不 足 ， 先 对 Ｌｎ ｘ２６进 程 调 度 系 ｉ ． ｕ 首 ｉｕ ．
统的优 先级计算 以及调度策略进行 详 细的分 析． 然后 ， 据优 先级计 算和调 度 策略 实时性 方面存 根 在 的缺 陷， 引入基 于进程 截止期的 Ｅ Ｆ进程调 度 算法 ， Ｄ 并介 绍 Ｅ Ｆ算法在 Ｌｎ ｘ２６内核 代码 中 Ｄ ｉｕ ．
的具 体 实现 ． 后 ， 进 程 截 止 期 满 足 率 为标 准 的 实验 数 据 对 比 ＨＦ Ｒ 最 以 Ｏ、 Ｒ和 Ｅ Ｆ调 度 策略 在 实 时 Ｄ
们所 关 心 的 ， 进程 优先 级 的计算 分 为普通 进程 优
的开 发 和维护 者 ， 并且 将其 运用 在各 种 不 同的领
域里 ， 挥 了极 好 的 作 用 ． 且 Ｌｎ ｘ的速 度 或 发 并 ｉｕ 效率 都 表 现 得非 常好 ， 只是 在 一些 情 况 下 ， 样 这
的速 度还 不 能满 足某 些需求 ． 有时需 要 的是 在特
进程调度 性能上的差异 ， 明 Ｅ Ｆ调度策略在 处理 实时进程方面具有更强的调度 能力． 证 Ｄ
LINUX2.6内核进程调度策略分析
核 的进程调度 系统的新特 性，与２ ４ ． 内核相 比，２６ ． 内核在 响 应时 间、实 时支持及 系统开销上均有很大 的改进 ，更加适合 于实时应用环 境。
（ ）Ｌ ｕ２４ 二 ｘ ． 内核 进程 调度 系统 的缺 陷 ｉ ｎ
１ 调度算法复杂度 是０ ｎ ，与系统 的负载关系很大 ，２ ４ ． （） ．
内核 的进 程 调 度 只 设 置 了 一 个 进 程 就 绪 队列 ，进 程 用 完 了 分 给 自己的 时 间 片 后 仍 然 放在 就绪 队列 中 ，还 要参 与ｇ ｏ ｎ ｓ ｏｄｅｓ ０ 的计 算 ，浪 费 了时 间 ；
得 高优 先 级 的实 时 进 程 能 够 更 快 的 获得 Ｃ Ｕ Ｐ ，同时 也 解 决 了优
（ ）引 言 一
ＬＮ Ｘ ＩＵ 是一个多用户多任务，并支持多处理器 体系结构 的
先级翻转 的问题，使得 内核的实时性得到 了较大改善。 １０ １ 调度器策略 ． （） 在２ ４ ． 内核 中，多个Ｃ Ｕ Ｐ 共享一个全局 的就绪进程 队列， 就绪 进程 队列因此成为 多处理器 系统 中一个 明显的瓶颈 ，并 且某个进程若在 多个Ｃ Ｕ 间跳跃 的执行，也极大 的损害 了整 Ｐ之 体负载均衡的能力 。而在２ ６ 内核中，每个Ｃ Ｕ ．的 Ｐ 都拥有 一个 自己的就绪队列 ，且每个就绪 队列拥 有一 个属 于 自己的 自旋 锁，各个ＣＵ 间独立的使用 自己的就绪队列 ，这对于Ｃ Ｕ Ｐ之 Ｐ 的 利用率和 多Ｃ Ｕ Ｐ 系统的负载平衡 能力带来 了极大的提升。 在２ ４ ． 调度系统中， 进程 时间片 的计算是 比较耗时的。 ． ２４ 调度系统在所有就绪进程 的时间片都 耗完 以后在调度器 中一 次性 重算 。 这是一个０ ｎ 量级的过程。 （） 为了保证调度器 的０ １ （） 执行时间，２ ６ ． 的时问片计算是在各个进程 耗尽 时间片时单独
Linux2.6内核进程调度分析
Ｏ 引 言
Ｌｎｘ ｉ 操作系统是一种能运行于多种平台、 ｕ 源代码免
新设计就绪进程 队列 为每个 Ｃ Ｕ 的数据结构 ， Ｐ 每个处理 器都维护一个 自己的就绪 队列 ， 这样就避免了 ２４内核中 ．
的Ｓ ＭＰ性能 瓶颈 。
费公开、 功能稳定强大 、 符合 Ｐ ＳＸ规范与 Ｕ ｉ ＯＩ ｎ ｘ兼容的
Ｌｎ ｘ２ ６内核 进 程调 度分 析 ｉｕ ．
李正平 ， 徐 超 ，陈军宁 ， 守标 ， 广珍 谭 代
（ 安徽大学 电子科 学与技术学院， 安徽 合肥 ２０ ３ ） ３ ０９
摘 要 ：ｉ Ｘ Ｌｎ 操作系统是一种支持多任务 、 ｕ 多用户和多处理器的现代通用操作系统 。２ ６内核的 ＬｎＸ支持 Ｏ（） ． ｉ ｕ １级进程
操作 系统 。它 已经成 功应 用于 巨型机 、 型机 、Ｃ机 直 到 小 Ｐ 嵌入 式 系统 的 广 泛领 域 ， 为 Ｗ ｉ ｏ ｓ 作 系 统 强 有 力 成 ｎ ｗ 操 ｄ 的竞 争 对手 。
每个 Ｃ Ｕ 的就绪进程队列 由一个 ｓ ｕｔ ｕｑｅｅ Ｐ ｔ ｃ ｒｎｕｕ 结 ｒ
Ｂ ｓ ｄｏ ｈ ２ ６ １ ｅ ｅ ｓ ｕ ｃ ｄ ，ａ ａ ｚｓｔ ｅ ｒｃ ｓ ｓｈ ｄ ｅ ｉ ｉｕ ． ｅ ｅ ｉ ｄ ｔｉ ． ｉ ｔ ｎｒｄ ｃ ｔ ｅｋ ｙｄ ｔ ｓｒ ｅ ａｅ ｎｔｅ ． ． ０ ｋ ｒ ｌ ｏ ｒ ｅ ｏ ｅ ｎ ｌ ｅ ｈ ｏ ｅｓ ｅ ｕ ｒ ｎｌ ｘ２ ６ｋ ｒ ｌｎ ｅａ ｓ Ｆ ｒ ，ｉ ｏ ｕ ｅ ｈ ｅ ａ ｔｕ ． ｎ ｃ ｙ ｐ ｃ ｌ ｎ ｎ ｌ ｓ ｔ ａ
ｔｒｓ ｈｅ ｕ ｅ ；ｔ ｎ，ａｄ ｔｉ ｄ ａ ｄ ｅｓａ ｏ ｔｐ ｏ ｅ ｓｈ ｄ ｅａｇ ｒｔ ｒｓｎ ｅ ｅａｌ ｄ ｒｓ ｂ ｕ ｒｃ ￣ ｃ ｅ ｕ ｌｏｉｈ ｉ ｐ ｅｅ ｔｄ；ｆｎ ｌ ｎ ａｙ ｅｔ ｅｓ ｐ ｒ ｏ ｅ ｌ ｉ ｒｃ ｓ ｎｄ ｔｉ ． ｅ ｌ ｍ ｓ ｉａｌ ｙ，ａ ｌｚ ｈ ｕ ｐ ｔ ｒｒ ａ ｍｅｐｏ ｅｓｉ ｅａｌ ｏ ｆ ｔ ｓ Ｋｅ ｒ ： ｎｕ ｐ ｒｔ ｎｓ ｓｅ ；ｐｏｃｓ ｈ ｕｅ ；ｒａ ｉ ｅｐｏ ｅｓ ｙｗｏｄｓ Ｌｉ ｘ ｏ ａ ｉ ｙ ｔｍ ｅ ｏ ｒ ｅｓｓ ｅ ｌｒ ｅｌｔ ｒ ｃｓ ｃ ｄ ｍ
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收稿日期:2008-11-12;修回日期:2009-02-12基金项目:安徽省自然科学资助计划项目(2006K J013A )作者简介:杨 静(1983-),女,硕士研究生,研究方向为嵌入式软件技术;李 炜,副教授,硕导,研究方向为嵌入式系统和CIMS 技术;吴建国,教授,博导,研究方向为中文信息处理及智能CDA/EDA 。
Linux 内核2.6进程调度分析与改进杨 静,李 炜,万峰松,吴建国(安徽大学计算智能与信号处理重点实验室,安徽合肥230039)摘 要:对Linux 内核2.6进行了进程调度分析,阐述了Linux 内核2.6提高实时性的各方面因素。
同时针对Linux 内核2.6三种基本的调度策略SCHED -OTHER ,SCHED -FIFO ,SCHED -RR 存在调度实时性不强的问题,提出了四种改进调度实时性的调度算法:静态优先级的RM 调度算法,动态优先级的EDF ,LSF 调度算法及一种混合的调度算法。
这四种方法都在不同程度上提高了Linux 内核2.6的实时性能。
为了让Linux 更好地应用到实时系统中去,今后应当研究更切实有效的调度算法来提高Linux 实时性。
关键词:Linux 内核2.6;进程;调度算法;实时性中图分类号:TP311 文献标识码:A 文章编号:1673-629X (2009)07-0105-03Analysis and Improvement of Linux K ernel 2.6Process SchedulerYAN G Jing ,L I Wei ,WAN Feng 2song ,WU Jian 2guo(K ey Lab.of Intelligent Computing &Signal Processing ,Anhui University ,Hefei 230039,China )Abstract :Expresses the analysis of Linux kernel 2.6process scheduler ,elaborates the reasons of the improvement of Linux kernel 2.6’s real -time performance.And point out three basic scheduling policies :SCHED -O THER ,SCHED -FIFO ,SCHED -RR have the prob 2lem of real -time scheduler ,then expresses four kinds of scheduling algorithm to improve this defect :RM algorithm based on static prior 2ity ,EDF ,LSF algorithm based on dynamic priority and a mixed algorithm.These four algorithms all improve Linux kernel2.6’s real -time performance on different level.For letting Linux use better in real -time system ,now should study more effective and useful schedul 2ing algorithm to improve Linux real -time performance.K ey w ords :Linux kernel 2.6;process ;scheduling algorithm ;real -time0 引 言Linux 系统经过多年的发展日益成熟,并且由于它的源码开放性,Linux 系统在生活生产各个领域得到了广泛的应用。
然而Linux 系统本身只是一个通用的分时系统,面对现今实时系统的广泛应用和发展,Linux 在实时性方面存在较大的不足[1]。
为了弥补实时性的不足,需要做的就是对Linux 进行实时性改进。
文中就是针对Linux 内核2.6在实时性方面进行了进程调度分析和改进。
1 Linux2.6内核进程调度分析与改进Linux2.6内核具备两大新的特色:O (1)调度算法和可抢占式内核。
1.1 进程调度分析1.1.1 可运行队列runqueueLinux2.6中每个CPU 都拥有一个自己的可运行队列,且每一个可运行队列都有一个自旋锁,使得各个CPU 都各自独立使用自己的可运行队列。
可运行队列由结构runqueue [2～8]表示如下:struct runqueue { … prio -array -t 3active ,3expired ,arrays [2]; …};可运行队列根据时间片是否被用完分为活动的active 队列和过期的expired 队列。
分别存放那些时间片没用完,当前可被调度的就绪进程和时间片用完的进程。
其中prio -array -t 3active 是指向活动优先级数组(active 队列)的指针,3expired 是指向过期优先级数组(expired 队列)的指针,array [2]是实际优先级第19卷 第7期2009年7月 计算机技术与发展COMPU TER TECHNOLO GY AND DEV ELOPMEN T Vol.19 No.7J ul. 2009数组。
这样的好处是,当active队列中的进程一旦用完了自己的时间片,就重新设置新的初始时间片,并转移到expired队列中;当active队列为空时,则表示当前所有进程的时间片都消耗完了,此时,active队列和expired队列进行一次互换,重新开始下一轮的时间片消耗过程。
对于每一类的队列都用struct prio-array[1]表示: struct prio-array{ int nr-active;/3本进程组中的进程数3/ struct list-head queue[MAX-PRIO];/3每个优先级的可运行进程队列,MAX-PRIO默认值为140,数值越大优先级越低3/ unsigned long bit map[BITMAP-SIZE];/3优先级位图, BITMAP-SIZE默认值为5,每一位与queque[i]对应3/}1.1.2 数据结构task-structStruct task-struct[2～8]{ int prio,static-prio; /3prio是动态优先级,取值范围0～139,0～99为实时进程, 100～139为非实时进程;static-prio是静态优先级取值范围0～139,主要用于进程时间片的计算和动态优先级prio的计算3/ prio-array-t3array;/3记录当前CPU的活动就绪队列3/ Unsigned long sleep-avg; /3进程的平均等待时间,在0到NS-MAX-SL EEP-AV G之间取值,初值为0。
sleep-avg既可用于评价该进程的交互程度,又可用于表示该进程需要运行的紧迫性3/}1.1.3 O(1)调度算法O(1)调度算法[2～8]是Linux2.6内核中的一大特色,将进程的相关操作运行的时间复杂度从2.4内核的O(n)降到了O(1)。
保证了调度时间确定性,提高了调度的实时性。
具体表现在:(1)在Linux2.4内核中由于是利用调度器schedule()查找最佳可运行进程的,这种查找与当前就绪进程数有关,所以查找时间是O(n)[9],这无疑是对实时性的一个限制。
而目前的Linux2.6中,可运行队列array中有一个优先级队列数组queue[MAX-PRIO],其中每个元素对应一个相同优先级的队列链表,具有相同优先级的就绪进程都放在同一优先级链表中。
另外还有一个优先级位图数组bitmap与其对应。
当queue[i]中有就绪进程时bitmap第i位就置1,否则置0。
这样一来,可以快速地查找到最高优先级进程链表。
而查找bitmap的时间只是个常数,把时间控制在了O(1)量级。
(2)在Linux2.4内核中,进程的优先级计算采用的是集中式计算,运算的时间复杂度与就绪进程数相关,达到了O(n),而在Linux2.6中,采用分散式来计算进程优先级,一但进程状态发生改变就重新计算优先级。
这样时间复杂度降到O(1)量级。
(3)Linux2.6中,时间片的计算变成了在各个进程消耗完时间片的时候单独进行,并利用active队列和expired队列的简单对调完成了时间片的轮转,从而调度时间控制在了O(1)量级。
1.1.4 内核抢占式调度相对2.4内核,2.6内核实现了可抢占式调度[2,6],没有锁保护的任何代码段都有可能被中断,这使得一些后来的优先级高的实时进程能够得到及时响应的时间,增强了系统的实时性。
1.1.5 调度策略的缺陷Linux2.6内核中保持了三种调度策略[4,6]:一种是非实时进程调度策略SCHED-O THER,另外两种是实时进程调度策略SCHED-FIFO,SCHED-RR。
对于实时进程的这两种策略,前者是先进先出算法,后者是时间片轮转法。
这两种都是基于静态优先级的调度算法,即实时进程始终是以固定的优先级进行调度的。
然而在实际的实时系统当中,实时进程的优先级是随时间等各种因素不断变化的,调度器需要对实时进程的动态优先级进程计算,所以目前这两种静态的调度算法是不能满足实时应用的需要的。
1.2 进程调度算法的改进就上述调度策略上的缺陷,在Linux内核当中加入新的改进的调度算法来改善存在的实时性缺陷。
1.2.1 RM算法RM算法[10],也叫单调速率调度算法,是一种基于静态优先级的调度算法。
RM算法给系统中每个任务分配一个根据任务运行周期来设定的静态优先级。
遵循周期越短,截止期越紧,优先级越高。
因此对于RM算法,优先级最高的任务就是周期最短的任务。
当有多个任务可供执行时,周期最短的任务最先得到执行权。
对于周期性独立的任务集,每个任务不超过它的截止期限,即CPU利用率满足下面的条件就能被RM算法调度。
U=C1T1+C2T2+…+C nT n≤n(21n-1) (n>1)其中Ci为每个Pi任务在每个周期的最大执行时间,Ti为Pi任务的运行周期。
Ci/T i表示CPU利用率。
1.2.2 EDF算法EDF算法[10,11],也叫最早截止期限优先算法,这是一种动态优先级的调度算法。
算法将最高优先级分配给具有最早截止期的周期任务。
当有多个任务可供・61・ 计算机技术与发展 第19卷执行时,具有最早截止期的周期任务最先得到执行权。