Linu进程调度策略与研究
Linux内存管理和进程调度的实时化研究和改进
Linux内存管理和进程调度的实时化研究与改进计算机应用专业研究生卜俊伟指导教师徐虹摘要随着计算机，网络和通信技术地发展，实时系统越来越多得被应用于工业控制、网络通信、实时监控，多媒体等领域。
这些新的实时网络应用的出现给实时系统地发展提出了新的要求和挑战。
同时，随着开源项目的兴起，作为典型代表的Linux得到了迅速普及和发展，已成长为稳定的、性能优秀的操作系统。
但是Linux本身是一个只是一个类UNIX的通用的操作系统，其在实时性能方面有着比较大的缺陷。
然而基于Linux本身的特点，将其改造成为一个合适的实时系统是完全可行的。
论文在深入分析和研究Linux2.4版本内核源代码的基础上，结合实时操作系统的原理.选择了对Linux在内存管理和进程调度这两方面进行研究和实时化改进，取得了显著的效果。
首先通过对内核代码的分析，了解到Linux的内存管理是采用了虚拟内存管理的方式，使得系统中的每个进程可以使用比实际内存多很多的虚拟内存,提高了系统内存的使用效率。
但正是由于虚拟内存的存在，使得进程每次获得的内存都是先分配虚拟内存，在分配物理内存。
系统对物理内存的分配总是会放在最后一步，即在相关指令执行的时候才进行，而且也仅将进程所需要的部分内存分配给进程。
当进程所需要的页面不在内存时，系统会发生缺页中断，将进程所需的页面调入内存，而这个中断时间是不确定的，那么就必然不能满足实时进程的需求，又考虑到虚拟内存的强大功能，在不删除虚拟内存结构的情况下，针对实时进程采用一次将实时进程所需的内存全部分配的方法来完成在内存管理这块的改进。
同时在研究分析的过程中，发现系统中的空闲内存总量需要放在一个较高的量上才有可能使系统中有足够的内存可以满足一般实时进程对内存的需求，那么有必要提高系统中空闲内存的数量，从而加快实时进程的响应时间。
由于Linux的进程调度是采用的不可抢占式的内核调度。
其进程调度发生在每次中断发生的时刻，因此要提高Linux在调度方面的实时性，改变时钟中断的粒度是首要工作。
请描述linux下常见的调度策略及调度原理
请描述linux下常见的调度策略及调度原理在Linux下，常见的进程调度策略包括：1.CFS（Completely Fair Scheduler）完全公平调度器：CFS是Linux内核默认的调度策略。
它通过使用红黑树数据结构来维护进程队列，以确保公平分配CPU时间片。
CFS基于进程的虚拟运行时间（vruntime）进行调度，根据进程的优先级和历史执行情况来分配CPU时间。
2.实时调度策略：Linux提供了多种实时调度策略，包括先来先服务（FIFO）和轮转（Round Robin）调度策略。
实时任务具有较高的优先级，可以实时响应系统事件，适用于对时间敏感的应用，如嵌入式系统和实时视频处理等。
3.基于优先级的调度策略：Linux还支持基于静态优先级和动态优先级的调度策略。
这些策略根据进程的优先级决定调度顺序，优先级较高的进程将获得更多的CPU时间。
调度原理是指操作系统如何决定哪个进程获得CPU资源的分配。
Linux的调度器使用时间片轮转和优先级调度等策略来实现公平和高效的调度。
调度器会根据不同的调度策略和优先级，分配给每个进程一定的CPU时间片。
时间片指定了进程能够运行的时间段。
当一个进程的时间片用完或发生了阻塞事件时，调度器会将CPU 分配给下一个就绪状态的进程。
CFS调度器基于虚拟运行时间（vruntime）来分配CPU时间。
vruntime表示进程所需的实际运行时间，CFS通过比较进程的vruntime来决定下一个运行的进程。
较长时间没有运行的进程会被赋予更长的时间片，以实现公平调度。
实时调度策略将优先级更高的实时任务放在优先级队列的前面，以确保它们及时地响应系统事件。
在实时任务运行期间，其他普通优先级的任务将被暂时挂起。
总的来说，Linux的调度器通过多种调度策略和优先级，根据不同类型的任务和进程的要求，合理分配CPU资源，以实现公平、高效和响应及时的调度。
这样可以确保系统的正常运转并提高性能。
Linux命令行中的进程优先级和调度策略技巧
Linux命令行中的进程优先级和调度策略技巧Linux操作系统以其稳定性和自定义性而闻名，它提供了强大的命令行工具，使用户能够更好地管理系统资源和进程。
进程优先级和调度策略是Linux命令行下的重要主题之一，它们决定了系统资源的分配和进程执行的顺序。
本文将介绍Linux命令行中的进程优先级和调度策略技巧，旨在帮助读者更好地理解和运用这些概念。
一、进程优先级在Linux中，每个进程都有一个与之相关的优先级。
优先级决定了进程在竞争系统资源时的顺序和权重。
Linux中的进程优先级范围从-20到+19，其中-20表示最高优先级，+19表示最低优先级。
默认情况下，大多数进程的优先级为0。
通过`nice`命令，我们可以更改进程的优先级。
该命令接受一个整数参数，范围为-20到+19，负数值表示更高的优先级，正数值表示更低的优先级。
以下是一个更改进程优先级的示例：```$ nice -n -5 command```这个命令将以较高的优先级运行名为`command`的进程。
另外一个与进程优先级相关的概念是实时进程。
实时进程具有较高的优先级，用于处理与时间敏感性有关的任务。
通过`chrt`命令，我们可以将进程设置为实时进程。
例如，下面的命令将将进程设置为实时进程，并将其优先级设置为99：```$ chrt -r 99 command```二、进程调度策略进程调度策略决定了系统如何分配CPU时间片给各个进程。
Linux 中有三种主要的进程调度策略：1. 轮转调度（Round Robin Scheduling）：轮转调度是Linux默认的调度策略，通过在所有可运行的进程之间循环分配CPU时间片，以确保公平共享CPU资源。
这种策略适用于多任务场景，并确保每个进程都有机会执行。
2. 先进先出调度（First Come First Serve Scheduling）：FCFS调度策略按照进程到达的先后顺序为其分配CPU时间片。
Linux内核进程调度算法的分析、研究与改进
指 向当 前 处 理 器 的 ａ ｃ ｉ ｔ ｖ ｅ就 绪 进 程 队 列 。 ２ ． １ － ３调度 函数 ｓ ｃ ｈ ｅ ｄ ｕ ｌ ｅ（ ） 。ｓ ｃ ｈ ｅ ｄ ｕ ｌ ｅ（ ）会根据进程的优 先级，确 定如何分配 Ｃ Ｐ Ｕ资源，将高优先级的进程置于优先运 行状态 ，低优先级 的进程处于就绪或是等待状态 。其主要流程 如下：
ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｔ ａ ｓ ｋ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｐ ｒ ｅ ｖ， ｎｅ ｘ ｔ ；
＿
ｓ ｔ ｒ ｕｃ ｔ ｌ ｉ ｓ ｔｈ ｅ ａ ｄ ｑ ｕ ｅ ｕ ｅ ；
—
ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｐ ｒ ｉ ｏ ａ ｒ ｒ ａ ｙ ａ ｒ ｒ ａ ｙ；
＿
ｉ ｎ ｔ ｉ ｄ ｘ；
（ ４） ｕ ｎ ｓ ｕ ｇ ｎ ｅ ｄ ｌ ｏ ｎ ｇ ｓ ｌ ｅ ｅ ｐａ ｖｇ
＿
该进程的平均等待时间 。
（ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅｃ ｒ ｅ ｄ ｉ ｔ
—
进程的交互性 。 取值在 Ｃ Ｒ Ｅ Ｄ Ｉ Ｔ Ｌ Ｉ ＭＩ Ｔ到 Ｃ Ｒ Ｅ Ｄ素，根据不 同的条件会发生变化 。
算法上 的不足之 处，本文改进 了Ｌ ｉ ｎ ｕ ｘ ２ ． ４内核调算法 ， 修 改了内核 中和调度有关的数据结构 ，并将 Ｌ ｉ ｎ ｕ ｘ ２ ． ４内核调度算法 的 时 间 复杂 度 从 ０ （ ｎ ） 级 改进 到 ０ （ １ ） 级。 最后 通 过 实验 测 试得 到 的数据 证 明 了改 进 后 的 内核 进程 调 度 使 系统 负载 更
加均衡。
［ 关键词］
ｕ Ｘ内核 ；进程调度 ；调度算法分析 与改进 ；实时进程
Ｌ ｉ ｎ ｕ ｘ操作系统 目前 已经成 为世 界上主流操作系统之一， 进程的静态优先数 ，取值范 围 ０到 １ ３ ９之间，用于保存进 主要集 中在低 端服 务器 系统和桌面系统 ， 将 来很可能向高端服 程的优先数大小 。 务器市场和嵌 入式系统发展 ，这就要求调度系统有大 的改动 。 （ ３ ）ｉ ｎ ｔ ｐ ｒ ｉ ｏ 【 】 】 而Ｌ ｉ ｎ ｕ ｘ ２ ． ４内核调度系 统存在着 一定的缺 陷而无法满足实时 进程的动态优先级 ，取值范围 ０到 １ ３ ９之间，动态优先级 性和高端服 务器 的需要 。主要表现在 ：第一 ，系统为所有进程 ｐ ｒ ｉ ｏ 是调度器挑选后备队列 中进 程ｎ ｅ ｘ ｔ 的主要依据 。 数值越小， ３ １ 只设 置 了一个 ｒ ｅ ａ ｄ ｙ 队列 ，时间片使 用完后 的进程被挂起 在 进程的优先级越高 ，该进程被调度 的时间越早。［ ｒ ｅ ａ ｄ ｙ队列中 ，所 以时间复杂度是 ０ （ ） ，并且要计算被挂起 进程 的权值 ，消耗了系统时 间；第二 ，早期版本 的操 作系统 内 核采用非抢 占的时间片轮转式的调度算法 ， 因此无法满足实时 性 的应用要求 。 １ 、进程的基本概念 进程是可 并发 执行 的程 序在一个数据集合上的运行过程 ， 是操作系统管 理和 分配 系统资源 的最基本单位 。 那么 ，Ｌ ｉ ｎ ｕ ｘ内核 的调度机制 到底 是什 么样 的呢？我们从 以下三个方面来 阐述 。 １ ． １调度时机 。关于调度 时间的选择 ，如果进程 是随意运 行 的话 ，系统可 以在任 何空闲的时间运行该进程 ，Ｌ ｉ ｎ ｕ ｘ操作 系统 中，如果使用这种调度方式存在着 哪些问题呢 ？例如：在 实时操作系统 的应用 中，产 生了某个 中断操作，不但 要求马上 产生 中断服务 ，还要求立刻地调度有 关进程投 入运 行，以便在 用 户 空 间 中对 该 中 断 产 生 的 事 件 进 行 及 时 而 有 效 的 处 理 。可 是 ，如果这样 的中断发生在核心态 时，中断的返 回是不会 引起 任何调度发生 的，就 需要从 开始 的时候 Ｃ Ｐ Ｕ 从用户态进 入核 心态 的那次系统调用 时或 中断返 回时才会 发生调度 。 １ ． ２调度 方式 ：Ｌ ｉ ｎ ｕ ｘ ２ ． ４内核采用非抢 占的调度算法 。当运 行中的进 程处于用户态 时，在任何时候 内核都可 以抢 占正在使 用Ｃ Ｐ Ｕ 资源 的进程，而把资源分配给系统中的就绪进程 。由于 是非抢 占的方式， 内核却不会抢 占现在的 占有 Ｃ Ｐ Ｕ资源 的进程 。 １ ． ３调度策略。Ｌ ｉ ｎ ｕ ｘ也采用 了优先级算法 ，即操作系统 中 每个进程都有一个优先数 ，高 的代表优先获得 资源运行 ，然后 选择优先级最高 的进程 ， 把 Ｃ Ｐ Ｕ 资源优 先的分配给这个进程 。 在运 行过程 中，系统采用 了静态优先级 的方式 ，即运行 中的进
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。
请描述linux下常见的调度策略及调度原理。
请描述linux下常见的调度策略及调度原理。
Linux下常见的调度策略有：完全公平调度（CFS）、实时调度（RT）、多级反馈队列调度（MFQ）、最短任务优先（SJF）等。
1. 完全公平调度（CFS）：CFS是Linux内核默认的调度策略，它基于红黑树数据结构来表示任务的优先级队列。
每个任务都有自己的虚拟运行时间（vruntime），调度器会根据任务的虚拟运行时间来决定下一个执行的任务。
CFS调度策略的目标是在尽量公平地分配系统资源的同时，保证任务执行的效率。
2. 实时调度（RT）：实时调度分为实时先进先出调度（FIFO）和实时轮转调度（RR）两种。
实时调度策略主要针对实时任务，确保其能够在预定的时间内得到执行，并且具有可预测性。
3. 多级反馈队列调度（MFQ）：多级反馈队列调度策略将进程划分为多个优先级队列，每个队列具有不同的时间片大小。
当一个任务的时间片用完后，会被降级到下一个更低优先级队列中，从而避免了饥饿问题。
4. 最短任务优先（SJF）：最短任务优先调度策略会根据任务的估计运行时间进行排序，选择估计运行时间最短的任务优先执行。
这种调度策略可以最大限度地减少平均等待时间和响应时间。
调度原理：Linux调度策略的原理是根据任务的优先级和一定的规则来决定下一个要执行的任务。
调度器会根据任务的类型、优先级、运行时间等因素来分配CPU资源，并保证不同类型的任务得到合理的调度。
调度器还会考虑任务的公平性，尽量均衡地分配CPU时间片，防止某些任务占用过多的资源。
调度器还会根据实时任务的时间限制要求，确保它们能够按时得到执行。
各种不同的调度算法和策略都是为了实现这些原则和目标。
进程的调度实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的通过本次实验，加深对操作系统进程调度原理的理解，掌握先来先服务（FCFS）、时间片轮转（RR）和动态优先级（DP）三种常见调度算法的实现，并能够分析这些算法的优缺点，提高程序设计能力。
二、实验环境- 编程语言：C语言- 操作系统：Linux- 编译器：GCC三、实验内容本实验主要实现以下内容：1. 定义进程控制块（PCB）结构体，包含进程名、到达时间、服务时间、优先级、状态等信息。
2. 实现三种调度算法：FCFS、RR和DP。
3. 创建一个进程队列，用于存储所有进程。
4. 实现调度函数，根据所选算法选择下一个执行的进程。
5. 模拟进程执行过程，打印进程执行状态和就绪队列。
四、实验步骤1. 定义PCB结构体：```ctypedef struct PCB {char processName[10];int arrivalTime;int serviceTime;int priority;int usedTime;int state; // 0: 等待，1: 运行，2: 完成} PCB;```2. 创建进程队列：```cPCB processes[MAX_PROCESSES]; // 假设最多有MAX_PROCESSES个进程int processCount = 0; // 实际进程数量```3. 实现三种调度算法：（1）FCFS调度算法：```cvoid fcfsScheduling() {int i, j;for (i = 0; i < processCount; i++) {processes[i].state = 1; // 设置为运行状态printf("正在运行进程：%s\n", processes[i].processName); processes[i].usedTime++;if (processes[i].usedTime == processes[i].serviceTime) { processes[i].state = 2; // 设置为完成状态printf("进程：%s 完成\n", processes[i].processName); }for (j = i + 1; j < processCount; j++) {processes[j].arrivalTime--;}}}```（2）RR调度算法：```cvoid rrScheduling() {int i, j, quantum = 1; // 时间片for (i = 0; i < processCount; i++) {processes[i].state = 1; // 设置为运行状态printf("正在运行进程：%s\n", processes[i].processName); processes[i].usedTime++;processes[i].serviceTime--;if (processes[i].serviceTime <= 0) {processes[i].state = 2; // 设置为完成状态printf("进程：%s 完成\n", processes[i].processName); } else {processes[i].arrivalTime++;}for (j = i + 1; j < processCount; j++) {processes[j].arrivalTime--;}}}```（3）DP调度算法：```cvoid dpScheduling() {int i, j, minPriority = MAX_PRIORITY;int minIndex = -1;for (i = 0; i < processCount; i++) {if (processes[i].arrivalTime <= 0 && processes[i].priority < minPriority) {minPriority = processes[i].priority;minIndex = i;}}if (minIndex != -1) {processes[minIndex].state = 1; // 设置为运行状态printf("正在运行进程：%s\n", processes[minIndex].processName);processes[minIndex].usedTime++;processes[minIndex].priority--;processes[minIndex].serviceTime--;if (processes[minIndex].serviceTime <= 0) {processes[minIndex].state = 2; // 设置为完成状态printf("进程：%s 完成\n", processes[minIndex].processName); }}}```4. 模拟进程执行过程：```cvoid simulateProcess() {printf("请选择调度算法（1：FCFS，2：RR，3：DP）：");int choice;scanf("%d", &choice);switch (choice) {case 1:fcfsScheduling();break;case 2:rrScheduling();break;case 3:dpScheduling();break;default:printf("无效的调度算法选择。
Linux操作系统的进程调度机制
Linux操作系统的进程调度机制进程调度是操作系统中重要的一项功能，它决定了在多个进程同时运行时的优先级和时间分配。
Linux操作系统采用了多种进程调度算法，包括时间片轮转调度算法、优先级调度算法和反馈调度算法，以满足不同应用场景下的需求。
一、时间片轮转调度算法时间片轮转调度算法是Linux操作系统中最常用的调度算法之一。
它将CPU时间分为一个个时间片，每个进程在一个时间片内运行，当时间片用完后，进程被暂停，CPU切换到下一个进程。
这种调度算法公平而高效，保证了各个进程都能有公平的运行时间。
二、优先级调度算法优先级调度算法是基于进程优先级的调度方法。
Linux操作系统中每个进程都有一个优先级，优先级高的进程会被优先调度执行，而优先级低的进程会被暂时延迟。
优先级调度算法可以确保重要任务的及时执行，但也可能导致低优先级进程长时间得不到执行，产生“饥饿”现象。
三、反馈调度算法反馈调度算法是一种基于进程历史行为的动态调度算法。
Linux操作系统中的反馈调度算法将进程分为多个优先级队列，新创建的进程首先进入最高优先级队列，如果某个进程的执行时间超过了一个时间限制，该进程会被降低优先级，放入下一个较低的队列中执行。
这种调度算法可以灵活地根据进程的实际运行情况进行调整，以提高系统的整体效率。
总结：Linux操作系统采用了时间片轮转调度算法、优先级调度算法和反馈调度算法等多种进程调度算法，以满足不同应用场景下的需求。
时间片轮转调度算法保证了各个进程都能有公平的运行时间；优先级调度算法可以确保重要任务的及时执行；反馈调度算法根据进程的实际运行情况进行调整，提高了系统的整体效率。
这些调度算法共同协作，保障了Linux操作系统的稳定性和性能。
深入理解Linux内核－进程调度
深⼊理解Linux内核－进程调度1、什么时候进⾏进程切换调度策略⽬标：1、进程响应尽量快；2、后台作业吞吐量尽量⾼；3、尽可能避免进程饥饿；4、低优先级和⾼优先级进程需要尽量调和。
调度策略：决定什么时候选择什么进程运⾏的规则。
基于分时技术。
调度程序跟踪进程，动态调整优先级进程分三类：1、交互进程；2、批处理进程；3、实时进程；抢占⽆需等待当前进程的时间⽚⽚结束时间⽚：应该⼤于进程切换花费的时间，越⼤，CPU利⽤率越⾼。
但是太⼤⼜会导致进程看起来不是并发的。
进程动态优先级：进程的动态优先级，是在静态优先级的基础上，根据它的平均睡眠时间，调整它的优先级，睡眠时间长，提⾼它的优先级；反之，降低优先级公式动态优先级＝ max（100， min(静态优先级－ bonus ＋5， 139) 其中bonus 与平均睡眠时间成正⽐，范围是0～10。
活动进程：没有⽤完时间⽚的进程，运⾏运⾏过期进程：⽤完了时间⽚的进程，被禁⽌运⾏，直到所有的活动进程都过期另外：活动的批处理进程总是会变为过期进程，活动的交互进程通常仍然是活动进程，它会被调度程序重新填充时间⽚。
实时进程：与实时优先级相关（1～99），实时进程总是活动进程两种创建新进程的⽅式：1、fork：创建当前进程的副本；2、exec：将新进程加载到当前进程的内存中执⾏。
内核⽀持的程序执⾏形式：1、Unix进程，也叫做重量级进程；本质上进程可以由N个线程组成，这些线程共享数据和资源。
2、线程，也叫做轻量级进程命名空间：1、包含N个PID的集合进程地址空间：1、每个进程使⽤独⽴的虚拟地址空间2、虚拟地址空间都是⼀样都⼤⼩，不考虑可⽤物理内存的⼤⼩3、使⽤页表为物理地址分配虚拟地址4、两个进程的虚拟地址页可以映射到同⼀个物理地址页帧，即共享内存页：虚拟地址空间中的页页帧：物理内存页页表：将虚拟地址空间映射到物理地址空间的数据结构。
Linux进程调度浅析
Linux 进程调度浅析操作系统要实现多进程，进程调度必不可少。
进程调度是对TASK_RUNNING状态的进程进行调度。
如果进程不可执行（正在睡眠或其他），那么它跟进程调度没多大关系。
所以，如果你的系统负载非常低，盼星星盼月亮才出现一个可执行状态的进程。
那么进程调度也就不会太重要。
哪个进程可执行，就让它执行去，没有什么需要多考虑的。
反之，如果系统负载非常高，时时刻刻都有N多个进程处于可执行状态，等待被调度运行。
那么进程调度程序为了协调这N个进程的执行，必定得做很多工作。
协调得不好，系统的性能就会大打折扣。
这个时候，进程调度就是非常重要的。
尽管我们平常接触的很多计算机（如桌面系统、网络服务器、等）负载都比较低，但是linux作为一个通用操作系统，不能假设系统负载低，必须为应付高负载下的进程调度做精心的设计。
当然，这些设计对于低负载（且没有什么实时性要求）的环境，没多大用。
极端情况下，如果CPU的负载始终保持0或1（永远都只有一个进程或没有进程需要在CPU上运行），那么这些设计基本上都是徒劳的。
优先级现在的操作系统为了协调多个进程的“同时”运行，最基本的手段就是给进程定义优先级。
定义了进程的优先级，如果有多个进程同时处于可执行状态，那么谁优先级高谁就去执行，没有什么好纠结的了。
那么，进程的优先级该如何确定呢？有两种方式：由用户程序指定、由内核的调度程序动态调整。
（下面会说到）linux内核将进程分成两个级别：普通进程和实时进程。
实时进程的优先级都高于普通进程，除此之外，它们的调度策略也有所不同。
实时进程的调度实时，原本的涵义是“给定的操作一定要在确定的时间内完成”。
重点并不在于操作一定要处理得多快，而是时间要可控（在最坏情况下也不能突破给定的时间）。
这样的“实时”称为“硬实时”，多用于很精密的系统之中（比如什么火箭、导弹之类的）。
一般来说，硬实时的系统是相对比较专用的。
像linux这样的通用操作系统显然没法满足这样的要求，中断处理、虚拟内存、等机制的存在给处理时间带来了很大的不确定性。
基于Linux系统中进程调度分析
基于Linux系统中进程调度分析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。
标签：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。
浅析Linux进程调度策略
近年来 ． Ｌ ｉ ｎ ｕ ｘ系统在嵌入式领域得到 了广泛的应用 ． 为 了满足嵌 入式系统 的实时 ｌ 生 需求往往需要对 内核进行改造 ． 许 多改造实例是从 修改调度程序人手的 因此 ．充分 了解 Ｌ ｉ ｎ ｕ ｘ 进程调度 的原 理和策 略 ．将有利 于我们更加深入理解计 算机操作 系统 中多进程调度 的原 理． 为实时操作系统的开发 ， 特别是嵌入式系统的开发提供 理论指导 。 １ ． 调 度 时 机 主要发生在系统从 内核态返 回到用户态时 ｆ 即从 系统空 间返 回到 用户空 间） ， 主要发生以下几种情况 ： 用 户进程进行 系统调用 返 回时 （ 系统调 用在 系统空 间中完成 ） 。 中处理完 成时 （ 中断处 理也 是在 系统空 间 ） ： 异 常处理完 成 时 （ 异 常 处 理也在系统 空间） 。Ｃ Ｐ Ｕ每次从系统空 间返 回到用户空 间时 ． 都 会 进行一次进程调度 。 此外 ， 每次时钟中断产 生时． 发现 当前运行进程的 时间片超 时 ． 也会 进行一次进程调度（ 这也是 Ｌ Ｉ Ｎ Ｕ Ｘ系统中各个进程 都 能够得 到执行 的原 因， 否则 ， 如果某个进程 不进行 系统调用 ， 自身运 行有 没有异常 ， 又不 自愿放弃 Ｃ Ｐ Ｕ． 系统 中又没有中断 ． 则该进程会一 直等到 时间片用完为止 ） 也就是说 ．强制进程 调度 只发生在用户空 间． 绝 对不会发生在 系统空间中 ２ ． 调 度 方 式 通过以上调度时机的分析 ． 可见 ． Ｌ Ｉ Ｎ Ｕ Ｘ内核使用的是“ 有 条件可 剥夺 ” 方式 的进 程调度 ． 当系统运行 在系统空 间时 ． 是 不可 已被剥夺 的． 但是 ， 一旦系统从 系统空 间返 回返 回到用户空间时 ． 当前进程就有 可能被剥夺 Ｃ Ｐ Ｕ的占用权
Linux进程调度机制及其实时性研究的开题报告
Linux进程调度机制及其实时性研究的开题报告一、研究背景随着计算机技术的不断发展，操作系统的性能和稳定性也得到了越来越高的要求。
进程调度机制是操作系统中至关重要的一部分，其目的是优化资源的使用，提高系统的响应能力和效率。
不同的操作系统有不同的调度算法，而在Linux操作系统中，又有多种调度算法可以选择使用。
除此之外，由于现代计算机应用场景不断增加，对于实时性操作系统也有了越来越高的需求。
因此，本文将研究Linux操作系统中进程调度机制和实时性的优化。
二、研究内容1. Linux进程调度机制的研究a. 研究Linux操作系统中的进程调度器和多种调度算法；b. 分析比较各种调度算法的优缺点；c. 探讨Linux进程调度机制的实现原理。
2. Linux实时性调度算法的研究a. 研究Linux实时性调度算法以及它们在不同应用场景下的表现；b. 探究Linux实时性调度机制的实现方式和算法原理；c. 调研Linux实时性调度算法的实现情况，包括系统调用接口和用户态接口的使用方法，以及算法调优的实践经验。
3. 基于实验的Linux进程调度机制和实时性测试研究a. 设计一系列关于Linux进程调度机制和实时性的测试用例；b. 实际操作Linux系统进行测试，对各种测试结果进行分析比较；c. 根据测试结果，总结Linux进程调度机制和实时性的优化方法并给出合适的建议。
三、研究目标通过研究Linux进程调度机制和实时性调度算法，分析它们在实际应用中存在的问题和局限性，为提高系统的性能和实时性能够提供有力的支持。
四、研究方法本文将采用文献调研、实验测试和算法设计与模拟等研究方法。
首先，对相关的学术文献进行分析和研究，了解最新的研究进展和成果。
其次，设计一系列测试用例，并在实际系统中进行测试，以验证不同调度算法的有效性和实用性。
最后，通过算法的设计与模拟，分析不同算法的性能和优化方案。
五、研究预期成果本文研究的预期成果如下：1. 分析比较Linux进程调度算法的性能和优缺点，给出最优方案；2. 探究Linux实时性调度算法的实现原理和性能，为实际应用提供指导；3. 提出针对Linux进程调度机制和实时性问题的优化方案，完善操作系统的性能和功能；4. 对比分析各种实验数据和测试结果，总结出新的调度算法和技术体系的研究方向。
Linux进程调度算法分析
Linux进程调度算法分析摘要：基于X86平台Linux2.6.26内核进程调度部分代码，刨析Linux进程调度算法，对算法的原理，实现和复杂度进行了分析并提出了算法改进措施。
1. Linux进程调度概述Linux系统支持用户态进程和内核线程，需要说明的是，Linux没有提供用户态线程支持，实现用户态线程需要引入第三方线程库。
操作系统进程调度是整个操作系统理论的核心，在设计进程调动机制需要考虑的具体问题主要有：1）调度的时机：在什么情况下，什么时候进行调度。
2）调度的“政策”（policy）：根据什么准则挑选下一个进入运行的进程。
3）调度的方式：是“可剥夺”（preemptive）还是“不可剥夺”（nonpreemptive）。
图1.2.1给出了Linux进程状态转换关系：图1 Linux进程状态转换图Linux进程调度分为自愿调度和强制调度两种。
1）在内核空间，一个进程可以通过schedule()启动一次调度，也可以在调用schedule()之前，将本进程状态设置为TASK_INTERRUPTIBLE或TASK_UNINTERRUPTIBLE，暂时放弃运行而进入睡眠。
这通常发生在来自用户空间的系统调用被阻塞。
在用户空间，用户进程可以通过系统调用nanosleep()达到目的。
2）调度还可以是非自愿的。
在一定条件下，内核会强制性剥夺当前进程运行而调度其他进程进入运行。
Linux调度政策基础是时间片轮转+优先级抢占的结合，为了满足不同应用的需要，内核提供了三种调度方法：1）SCHED_FIFO实时调度策略，先到先服务2）SCHED_RR实时调度策略，时间片轮转3）SCHED_NORMAL 分时调度策略（在2.6内核以前为SCHED_OTHER）。
用户进程可以通过系统调用sched_setscheduler（）设定自己的调度策略。
SCHED_FIFO和SCHED_RR的区别是，前者只有在就绪队列中有优先级更高的进程，或进程被阻塞，或自愿调用阻塞原语（如sleep_on_interruptible）的情况下，才会放弃CPU，而如果调度策略是后者，当前进程与就绪队列里其他进程按Round Robin方式共享CPU。
Linux进程调度算法的研究及改进
操作系统管理和分配资源的基本单位是进程 ， 进程调度是操作 含其 中， 主要有 以下几个 。 系统的核心功能， 由调度程序决定何时分配Ｃ Ｐ Ｕ的时间 、 如何选择 （ １ ） ｓ ｔ ａ ｔ ｅ 。 结 构体 成员变量ｓ ｔ ａ ｔ ｅ ￣示 进程 的状 态。 一个进程可能 种状 态 ： ＴＡｓ Ｋ— ＲｕＮＮＩ ＮＧ， ＴＡｓ Ｋ—Ｉ ＮＴＥ ＲＲＵＰ ＴＩ ＢＬ Ｅ， 需要调 度的进程 ， 进程调度算法 的优劣直接 关系到 系统 的性 能。 一 有７ ＮＴＥＲＲ Ｕ ＰＴＩ ＢＬＥ， ＴＡ ＳＫ—ＳＴＯＰＰＥＤ ， ＴＡ Ｓ Ｋ— 个好 的调度算法需要 考虑很多 因素【 ｌ Ｉ ： 公平、 高效、 响应时间、 周 转时 ＴＡＳＫ— ＵＮ Ｉ ＲＡＣ Ｅ Ｄ， Ｅ ＸＩ Ｔ — Ｚ ＯＭＢ Ｉ Ｅ 和Ｅ ＸＩ Ｔ －Ｄ Ｅ ＡＤ。 在进程调度的过程 中， 间、 吞 吐量等 ， 但这些因素之间往往是互相矛盾 的。 例如 ， 算法要做 Ｔ 到公平就要 以周转时 间为代价 ， 要追求高效和响应时 间， 算法 的公 进程 的状态是发生变化 的。 （ ２ ） ｐ ｒ ｉ ｏ 、 ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｃ － ｐ ｒ ｉ ｏ 和ｐ ｏ ｌ ｉ ｃ ｙ 。 这 三个变量分别表示进程 的静态 平性就较差 ， 所以， 最终的取合 要根据系统所要达到的 目标来定 。 本 动态优先级和调度策 略 ， 系统根据三个变量值和ｃ ｏ ｕ ｎ ｔ ｅ ｒ 成 文详细分析了Ｌ ｉ ｎ ｕ ｘ ２ ． ６ 的调度策略并对其存在 的问题提 出改进 的 优先级 、 方法 。 员值计算进程 的优先 级。 （ ３ ） Ｎ ￣ｐ — ａ ｖ ｇ 。 该变量表示进程 的平均等待时间。 它是进程动态 １ Ｌ ｉ ｎ ｕ ｘ 进 程调 度 原理 优 先 级 计 算分 关键 因子 ， 它 的值 越 大 ， 计算 出来 的 优 先级 越 高 ， 其 值 １ ． １进 程 调 度 时机 在０ ￣ ］ Ｉ ＮＳ — ＭＡ Ｘ— Ｓ Ｌ Ｅ Ｅ Ｐ — Ａ ＶＧ之 间 变 化 。 在Ｌ ｉ ｎ ｕ Ｘ 中， 进程调度 时机 与进程 的调度方 式和 引起进程调度 （ ４ ） ｓ ｌ ｅ ｅ ｐ—ｃ ｒ ｅ ｄｉ ｔ 。 该变量 表示进程 的交 互程度 。 其值 在一 的原因有关。 在ｌ ｉ ｎ ｕ ｘ中进程被调 度发生切换一般分两步完成 ： 一是 Ｃ ＲＥ Ｄ Ｉ ＬＬ Ｉ ＭＩ Ｔ 和Ｃ ＲＥ Ｄ Ｉ Ｔ ＿ Ｌ Ｉ ＭＩ Ｔ ＋１ 之 间变 化 ， 初值 是 ０ ， 而后 根 据 通过时钟 中断触发 更新检查 机制 ， 看是否需要发生进程切换 ； 二是 不 同的条件发生变换 ， 其值］ Ｊ ｉ ｌ ｌ 或减 ｌ ， 该值一旦超过ｃ 褂ｅ Ｄ ｒ ｒ Ｉ Ⅱ Ｔ， 利用ｓ ｃ ｈ ｅ ｄ ｕ ｌ ｅ （ ） 函数来完成 进程的切换 。 表示该进程 是交互进程 ， 所 以， 它是 区￣ ｌ Ｊ ｌ Ｃ Ｐ Ｕ繁忙型和Ｉ ／ ０ 繁忙型作 利用ｓ ｃ ｈ ｅ ｄ ｕ ｌ ｅ （ ） 完成进程切换有 两种情 况 ： 一是 当前进程 因缺 业 的重要因素。 乏资源而被 阻塞 ， 主动调用Ｓ Ｃ ｈ ｅ ｄ ｕ ｌ ｅ （ ） ； 二是当前进程 用完了它的时 （ ５ ） ａ ｒ ｒ ａ ｙ 。 该变量 指向当前处理器 的ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ 就绪进程序列 。 间片 ， 或者被 唤醒 的进程 的优先权 比当前进程 的优先权高 ， 再或者 ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ — ｒ ｕ ｎ ｑ ｕ ｅ ｕ ｅ 是系统调用ｓ ｃ ｈ ｅ ｄ ＿ ｓ ｅ ｔ ｓ ｃ ｈ ｅ ｄ ｕ ｌ ｅ ｒ （ ） 函数 ， 就会被动调用ｓ ｃ ｈ ｅ ｄ ｕ ｌ ｅ Ｏ 。 ３就 绪 队列 ｓ １ ． ２进 程 调度 依 据 在ｌ ｉ ｎ ｕ ｘ ２ ． ６ 支持多核ｃ ｐ ｕ ， 系统为每个 Ｃ Ｐ Ｕ分配 了一个就 绪队 列 ， 每个Ｃ Ｐ Ｕ就绪 队列 由结构体ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ － ｒ ｕ ｎ ｑ ｕ ｅ ｕ ｅ 来描述 ， 该结构体 进程 一旦被创 建 ， 其 所有相关信 息被放在进程 对应的数据 结 有 一个ｐ ｒ ｉ ｏ ＿ ａ ｒ ｒ ａ ｙ 结构体数组 ， 该数组 中有个两＋ｐ ｒ ｉ ｏ ＿ ａ ｒ ｒ ａ ｙ 结构 构ｔ ａ ｓ ｋ ＿ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ 中， 当调 度程序运 行时 ， 会根据ｔ ａ ｓ ｋ ＿ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ 结构 中的 体 ， 分别对应ａ ｃ ｉ ｔ ｖ ｅ 和ｅ ｘ ｐ ｉ ｒ ｅ ｄ 两个就绪数组 。 ａ ｃ ｉ ｔ ｖ ｅ 指 向时间片没有 ｐ ｏ ｌ ｉ ｃ ｙ 、 ｐ ｒ ｉ ｏ ｒ ｉ ｔ ｙ 、 ｃ ｏ ｕ ｎ ｔ ｅ ｒ 和ｒ ｔ ＿ ｐ ｒ ｉ ｏ ｒ ｉ ｔ ｙ 四个成员 １ 来确定要调度 的 用完， 还可以被调度 的就绪进程 ， ｅ ｘ ｐ ｉ ｒ ｅ ｄ 指向时间片已经用完的就 进程 。 ｏｌ ｐ ｉ ｃ ｙ Ｎ示进程的调度策略 ， 目前主要有以下五种ｆ ３ ］ ： Ｓ Ｃ ＨＥ Ｄ — 绪进程 ， 当ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ 中的ｔ ａ ｓ ｋ 为空时 ， 交换两个数组 的指针值 。 Ｎ０ ＲＭＡＬ、 Ｓ ＣＨＥ Ｄ— ＦＩ Ｆ Ｏ、 Ｓ Ｃ ＨＥ Ｄ— ＲＲ、 Ｓ Ｃ ＨＥ Ｄ — Ｂ ＡＴＣ Ｈ和 ｐ ｒ ｉ ｏ — ａ ｒ ｒ ａ ｙ 结 构体的定义如下Ｃ Ｓ ｌ 。 Ｓ Ｃ ＨＥ Ｄ ＿ Ｉ ＤＬ Ｅ 。 Ｓ Ｃ ＨＥ Ｄ ＿ Ｎ ＯＲ ＭＡＬ 用于普通进 程 ， Ｓ Ｃ ＨＥ Ｄ ＿ Ｆ Ｉ Ｆ Ｏ 是 ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｐ ｒ ｉ ｏ — ａ ｒ ｒ ａ ｙ ｛ 用于实时调度 的先入 先出调度算法 ， Ｓ Ｃ ＨＥ Ｄ ＿ ＿ Ｒ Ｒ是实时调度 的轮流 ｛ 调度算法 ， Ｓ ＣＨＥ Ｄ— ＢＡＴＣＨ用 于非交互 的处理 器消耗 型进程 ， Ｓ Ｃ ＨＥ Ｄ ＿ Ｉ Ｄ Ｌ Ｅ 是在 系 统 负 载 很低 时使 用 。 ｐ ｒ ｉ ｏ ｒ ｉ ｔ ｙ 设置 进程 的静态优 先级。 ｃ ｏ ｕ ｎ ｔ ｅ ｒ 用来记录当前时 间片内该进程还允许运行的时钟数 ， 它 是进程调度的主要依据 ， 其值 在不断的减少 ， 被当做是动态优先级 。 ｒ ｔｐ ｒ ｉ ｏ ｒ ｉ ｔ ｙ ￣ ， 实时进程的优先级 ， 它的取值范围１ － ９ ９ ， 对普通 进 程 而言 ， 它 的值 是 ０ 。 Ｌ ｉ ｎ ｕ ｘ 用ｇ ｏ ｏ ｄ ｎ ｅ ｓ ｓ （ ） 函数计算处于就 绪状态 的进程 的优先 级［ ４ １ ， 该 函数 根 据 以 上 四 项 ， 结 合 其 他 一 些 因素 ， 给每 个 进 程 赋 予 一 析
Linux进程调度算法的研究与实现的开题报告
Linux进程调度算法的研究与实现的开题报告一、选题背景随着计算机应用的不断普及，进程调度作为操作系统中最关键的部分之一，也显得愈加重要。
其中，Linux进程调度算法是更为广泛使用的一种，针对其进行研究与实现具有很高的实用性。
本文选题以Linux进程调度算法的研究与实现为主题，旨在对该算法进行深入分析与探究，为实际应用提供指导和支持。
二、研究目的与意义当前的Linux操作系统主要采用完全公平调度算法（CFS）进行进程调度，算法的优化与实现已成为学界和业界的关注焦点。
本文选题旨在深入分析Linux进程调度算法的原理和实现机制，分析其优缺点，结合实际应用进行优化和改进，以提高计算机的性能和稳定性。
三、研究内容和方法本文将以Linux进程调度算法为研究对象，包括以下内容：1. Linux进程调度算法的基本原理和实现机制分析，重点介绍完全公平调度算法（CFS）和时间片轮转调度算法（RR）。
2. 对现有Linux进程调度算法的优缺点进行分析和比较，探讨其在实际应用中存在的问题。
3. 提出Linux进程调度算法的优化方案，包括改进和实现。
其中，我们将利用最新的研究成果和技术手段，分析并实现改进后的进程调度算法，并进行实验测试。
方法主要包括文献资料收集和分析、实验室测试等多种形式，以获得足够的数据和信息来支持研究结论的推论和实现。
四、论文结构安排本文共分为六个部分，分别为导言、文献综述、算法原理分析、优缺点比较、算法优化与实现、结论与展望。
其中，导言部分简述了本文的主题、选题背景、研究目的以及研究内容和方法。
文献综述主要介绍了Linux进程调度算法的研究历史和现状。
算法原理分析主要介绍了Linux进程调度算法的原理和实现机制，重点介绍完全公平调度算法（CFS）和时间片轮转调度算法（RR）。
优缺点比较部分分析了现有Linux进程调度算法在实际应用中存在的问题。
算法优化与实现部分针对文献综述和优缺点比较中发现的问题，提出Linux进程调度算法的优化方案。
操作系统中的进程调度算法研究与优化
操作系统中的进程调度算法研究与优化操作系统是计算机软件的核心，负责管理和控制计算机硬件资源，提供良好的运行环境和服务。
而进程调度算法则是操作系统的重要组成部分，它决定了操作系统如何合理地分配CPU资源，使得多个进程能够高效地并发运行。
本文将探讨进程调度算法的研究与优化问题。
一、进程调度算法的基本原理在了解进程调度算法之前，我们首先需要了解什么是进程。
简单来说，进程是计算机中正在执行的一个程序，它是分配给各个任务和用户的资源的单位。
进程的调度就是指操作系统将CPU的使用权从一个进程转移到另一个进程的过程。
目前常见的进程调度算法主要有以下几种：先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、时间片轮转（RR）和优先级调度等。
不同的调度算法具有不同的特点和适用场景。
二、进程调度算法的研究与实践1. 先来先服务（FCFS）调度算法FCFS调度算法是最简单的一种调度算法，它按照进程到达的顺序进行调度，即先到先服务。
简单、直观的调度方式使得FCFS调度算法易于实现和理解。
然而，这种算法存在一个严重的问题，即“饥饿”现象。
如果长时间运行的进程抢占了CPU资源，那么其他进程就会一直等待，无法得到执行机会。
为了解决FCFS调度算法的问题，短作业优先（SJF）调度算法被提出。
2. 短作业优先（SJF）调度算法SJF调度算法通过预测进程执行时间，将最短执行时间的进程优先调度。
这种算法可以最大程度地减少平均等待时间和响应时间。
然而，由于无法准确预测进程的执行时间，SJF调度算法在实际运用中面临着很大的挑战。
为了解决SJF调度算法的问题，引入了时间片轮转（RR）调度算法。
3. 时间片轮转（RR）调度算法RR调度算法将CPU的使用权按照时间片进行轮转，每个进程都能在一个时间片内得到执行。
时间片的大小通常根据进程的特点和需求来设定。
RR调度算法公平地分配CPU资源，提高了系统的吞吐量。
然而，如果时间片过长，会导致长时间等待的进程响应较慢；如果时间片过短，会导致调度开销过大，降低系统性能。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
摘要多核操作系统已经被广泛应用到我们的日常生活，并让我们的生活更加丰富多彩,系统增加了处理器的数量，这允许以最大化系统任务来分配处理器的性能。
最初，系统中只有一个处理器,在处理器中不用考虑进程的分布，只要根据其他标准作出判断，现在增加了一个非常重要的因素，原标准必须调整到新的标准.而有些CPU在处理器中闲置，有些过载,有必要进行适当的调整，以最大限度地提高整个系统的CPU利用率。
如何找到这些不平衡在外观上如何调整，为了使实施的总时间最小，Cache获得更多使用，这将是本文的重点，从调度到优化系统的性能。
本课题试图分析Linux内核源代码,调度工作原理和规划进程的流程，在此基础上改进系统。
本文主要讨论基于Linux的多芯片SMP的定时进程调度系统，主要内容包括:1. 研究进程管理调度基本原理；2. 分析定时任务调度系统,研究时间片轮转调度机制及优先级计算;3。
在ubuntu系统下实现上面的进程调度程序。
关键词： linux 进程调度分时任务时间片轮转优先级ABSTRACTMulti—core operating systems have been widely used in our daily lives，and make our lives more colorful，the system increases the number of processors，which allows to maximize the system tasks to allocate processor performance。
Initially，there is only one processor in the system，in the processor do not consider the distribution of the process，as long as the other criteria to make judgments, now add a very important factor, the original standard must be adjusted to the new standard。
And some CPU in the processor idle，some overload, it is necessary to make appropriate adjustments to maximize the overall system CPU utilization。
How to find these imbalances in how to adjust，in order to make the implementation of the total time minimum, Cache get more use, it will be the focus of this article, from scheduling to optimize the system performance.This topic attempts to analyze the Linux kernel source code, scheduling the working principle and planning process of the process, on the basis of improving the system. This paper mainly discusses the multi-chip SMP timing scheduling system based on Linux, the main contents include：1。
Research process management scheduling basic principles;1。
Analyze the timing task scheduling system，study the time slice rotation scheduling mechanism and priority calculation；3. Under ubuntu system to achieve the above process scheduler.KEY WORDS:Linux process scheduling time —sharing task time sheet rotation priority目录摘要 IABSTRACT II第1章绪论 11。
1课题研究背景及意义 (1)1。
2 国内外研究现状 (2)1。
3 本文研究内容及方法 (2)第2章进程管理及其调度 (3)2.1基本概念 (3)2。
1.1进程 (3)2.1.2进程在........................ Linux 内核中的实现32。
2线程及其实现 (8)第3章 Linux内核任务调度系统研究 (10)3.1 O(n)调度器 (10)3。
2 Linux 内核 O(1）调度器 (10)第4章 Linux内核任务调度系统研究 (13)4。
1时间片和优先级的计算 (13)4。
1.1时间片的计算方法 (13)4。
1。
2优先级的计算过程 (13)4.2定时调度模型实现 (15)第5章全文总结及展望 (22)5.1 全文总结 (22)5.2 展望 (22)参考文献............................................ 错误!未定义书签。
致谢 (24)第1章绪论1.1课题研究背景及意义随着技术的发展,计算机科学也在不断前进,而CPU 作为计算机最昂贵的资源,发展的速度很快，体积骤减和频率剧增，但是单核处理器的架构越来越繁琐、复杂，不仅给设计带来了相当大的困难,而且还使得CPU 得不到最大化的使用，再加上体积变小，功耗却没有降下来，散热也成了问题，很难使得处理器的设计及实现以及频率的提升能够顺利的进行下去［1］。
一来处理器的频率提升出现了天花板效应，很难再提升。
微处理器性能的提升很大程度是依赖于工业设计的发展,制造CPU 所需的电阻电容等的体积在急剧的变小，这就使得在同一个处理器内集合很多的设计，然而它们之间的连接线路却成了它们的瓶颈，导致了频率不易于提升.所以一些大公司在研发了 3.8G 赫兹这样的高频率CPU 后，就不在这个方向上继续投入开发力度。
二来处理器的功耗也不断飙升.CPU 的制造工艺一直在不停的改善，晶体管的体积革命性的变小,这就便于集成,再加上CPU 的频率提升了，单位面积内功耗比以前更多了，发热量也更大了，这不利于CPU 的稳定工作。
所以转向多核处理器是发展的需要.片上多核处理器CMP(Chip Multi- Processor）[2］就是在那个关键的时刻被提出的,它在一个处理器芯片上封装了多个核心，各个核心能并行地运行各自的任务，非常接近传统的对称多处理器系统（Symmetric Multiprocessors，SMP)[3］。
多核处理器中的每个核都可视为一个独立的单元,并且它的实现起来相对容易,对以后的研发也便于扩展，并且发热也没有比单核处理器少。
多核处理器在频率不变的情况下通过并行运行多个任务来实现性能的提升，也使得CPU 得到了充分的利用。
多核处理器的发展，对操作系统的相关研究既提供了机遇,又提出了更高的要求。
第一，及单核相比,如何在多核环境下各个CPU 间合理地均匀地调派任务才能充分发挥计算机系统结构优势，提高系统整体的性能？其次,如何降低这种底层核心架构的改变对上层计算机系统用户的影响，保持对外接口的稳定？对计算机系统各种使用者而言，最好是实现计算机体系结构尽可能平滑地过渡.一方面，用户界面最好不要发生改变，另一方面，最好能保持对以前开发的软件及程序兼容，节省重复开发的成本。
这些都是在设计和开发多核体系结构下系统软件所必须面对和解决的问题。
但归结为一点，如何高效率的调派任务以便将多核体系结构的性能发挥到极限是多核平台下研发操作系统的核心命题,这是人们对多核系统软件的最大要求.1.2 国内外研究现状针对新的多核平台的相关的操作系统方面的研究从起步至今还比较短暂，许多方面需要完善，特别是缺乏比较完备的进程调度策略。
因此，多核平台下操作系统的进程调度问题是当今比较前沿的一个研究热点。
在本文，我们基于Linux内核研究其在多核环境下的进程调度问题。
尽管相对于其他操作系统的漫长历史来说，Linux 的历史非常短暂，但Linux在从其问世到现在短短的时间之内得到了非常迅猛的发展，已成为主流的多用户多任务的操作系统之一,而且具有良好的特性，特别是其开放性、可靠的安全性及良好的可移植性使其获得了广泛的应用［5]。
Linux 及Unix 完全兼容并且开放源代码,也使其成为操作系统的研究人员的不二选择.从二十世纪六十年代进程的概念由J.H.Sallexer 等人提出以后,人们对进程和任务的组织及调度问题的研究一直是一个热点。
Linux 操作系统之所以受到好评，是因为它的高效率很大程度上要归功于其内核进程调度系统的超凡设计.同时，我们又可以借助其开源特性，将最新的操作系统方面相关的思想、研究和技术融合于Linux 操作系统中，通过修改其内核来个性化定制并进一步完善、优化它。
近年来,基于Linux 的进程调度研究比较活跃.文献[8]分析了Linux 内核的任务调度流程,指出Linux 内核的调度策略综合了时间片轮转和可剥夺式优先级两种调度策略。
高珍等人［9］分析了Linux 内核对SMP 的实现方式。
安智平、张德运等[10］设计了进程调度的Master/Slave 模型，并考虑了该模型在Linux 环境下的实现。
1。
3 本文研究内容及方法1. 研究进程管理调度基本原理；2. 分析定时任务调度系统，研究时间片轮转调度机制及优先级计算;3。
在ubuntu系统下实现上面的进程调度程序第2章进程管理及其调度2.1基本概念2。
1.1进程进程（Process）的概念是在上世纪六十年代被提出的，最初是由MIT 的Multics 和IBM 的TSS/360 系统引用。
至今人们从各方面对进程做出过许多种定义.主要考虑了：（1）进程的并发执行性（S. E. Madnick，J。
T. Donovan)；(2）进程作为独立的被系统调度的单位（E. Cohen，D. Jofferson）；（3）进程的抽象性以及任务调度时作为系统分配和释放各种资源的单位（P。
Denning）；(4）进程及程序的区别。
程序是行为规则的集合，程序的运行即体现为进程（E。