linux和UNIX调度算法比较分析
unix
1999年,ISO C标准被更新,并被批准为ISO/IEC 9899:1999,它显著改善了对进行数值处理的应用软件的 支持。除了对某些函数原型增加了关键字restrict外,这种改变并不影响本书中描述的POSIX接口。restrict关 键字告诉编译器,哪些指针引用是可以优化的,其方法是指出指针引用的对象在函数中只通过该指针进行访 问。
1999年以来,已经公布了3个技术勘误来修正ISO C标准中的错误,分别在2001年、2004年和2007年公布。 如同大多数标准一样,在批准标准和修改软件使其符合标准两者之间有一段时间延迟。随着供应商编译系统的不 断演化,对最新ISO C标准的支持也就越来越多。
POSIX是一个最初由IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers,电气和电子工程师 学会)制订的标准族。POSIX指的是可移植操作系统接口(Portable Operating System Interfacc)。它原来 指的只是IEEE标准1003.1-1988(操作系统接口),后来则扩展成包括很多标记为1003的标准及标准草案。
常用的类Unix系统服务器硬件检测方法包括基于Linux Live技术的检测方法、基于Windows togo技术的检 测方法和基于类Unix系统硬件检测软件的方法。虽使用Linux Live技术能抽取出开源软件的源代码,灵活定制硬 件自动检测软件及生成所需的精简版检测报告。但由于Linux Live系统自带的软件驱动库版本老旧且不完整,在 不同硬件配置机器间的检测中,需耗费大量时间从系统ISO驱动文件库中查找及安装驱动程序(>30min),且常 由于缺乏与最新服务器硬件匹配的驱动文件,造成系统无法启动。基于Windows togo技术的检测方法虽拥有完整 的系统,但相较于基于Linux Live技术的检测方法需要占用的U盘空间大(16GB以上),且对于U盘的读取速度要 求过高。而基于类Unix系统硬件检测软件的方法又存在检测功能单一、兼容性不足和操作难度大的问题。
Nut/OS和μC/OS—Ⅱ的实时调度算法比较
调 度 的 实 现 可 以分 为 2步来 完 成 :
① 何 时启动调度 , 即解决调度启动时机的问题 ;
② 怎 么 调 度 , 优 先 级 调 度 就 是 要 找 到 系 统 当 前 优 按
先级最高的进程 , 然后进行上下文切换 。
( 该表 的详细描述可参 阅参考文献 [ ] 8 ~9 1 的 8 o页) 以位 ,
1 CO / S—l的 实现 I
在 ̄/S I , C O —I 里 只允 许 有 6 4个 优 先 级 且 不 同进 程
的吞吐量 , 使得多个进程 竞 争 C U 时保 持公平 、 P 高效 , 是 通用操作系统所追求的 目标 。但 对于实时操作 系统而 言,
它 的调 度 算 法 是 基 于 P SX规 定 的基 于 事件 驱 动 优 先 级 O I
态时 , 就应该立 即启动 调度程 序 , 响应 高优先级 进程 。但 实际上却存在着不可调度 的时隙 , 称为不可调度窗 口:
① 正 在 进 行 进程 切 换 , 能 进 行 调 度 ; 不 ② 中 断 响 应期 间 , 能进 行 调 度 ; 不 ③ 进 入 临界 区 , 能进 行 调 度 ; 不
ORyr S d G p的数 值 为下 标 , OS Ma T l] 组 中查 得 在 Un p b[ 数
① 运行 中的进程受 阻或 自动放弃 C U; P
② 系 统 中新 建 了进 程 ;
③ 运行 中的进程“ 自杀” 被杀” 或“ ;
④ 运 行 中 的进 程 唤 醒 了某 个 线 程 ;
如 ,iu Ln x是 一 个 多 任 务 操 作 系 统 , 的理 想 状 况 是 保 持 它 C U 有 效 运 行 。 如果 某 个 正 在运 行 的 进 程 转 入 等 待 系 统 P
Linux内核分析之调度算法
Linux内核分析之调度算法inux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 5linux调度算法实现的高层数据结构主要有运行实体、调度类、运行队列,下面我们主要看看这几个数据结构的字段和意义。
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
Unix、Lunix和Windows的进程调度策略比较
研究Unix、Lunix和Windows等3种操作系统的进程调度策略摘要:本文对Unix、Lunix和Windows三种操作系统的进程调度策略进行了详细的分析。
Lunix系统对普通进程的调度策略-动态优先调度,对于实时进程采用了两种调度策略,FIFO(先来先服务调度)和RR(时间片轮转调度);UNIX系统的进程调度采用的算法是,多级反馈列轮转调度法;而Windows 系统其调度方式比较复杂,它的处理器调度的调度单位是线程而不是进程,是基于优先级的抢先式多处理器调度,依据优先级和分配时间片来调度。
最后对它们的进程调度方式进行了对比研究,分析出了各种调度算法的优缺点、以及在哪些情况下用什么样的调度方式最合适。
关键词:操作系统进程调度算法实时优先级引言:无论是在批处理系统还是分时系统中,用户进程数一般都多于处理机数、这将导致它们互相争夺处理机。
另外,系统进程也同样需要使用处理机。
这就要求进程调度程序按一定的策略,动态地把处理机分配给处于就绪队列中的某一个进程,以使之执行。
进程调的实质是资源的分配,如何使系统能够保持较短的响应时间和较高的吞吐量,如何在多个可运行的进程中选取一个最值得运行的进程投入运行是调度器的主要任务。
进程调度包括两个方面的内容:何时分配CPU 时间(调度时机)即调度器什么时候启动;如何选择进程(调度算法)即调度器该怎么做。
进程调度有以下两种基本方式:非剥夺方式:分派程序一旦把处理机分配给某进程后便让它一直运行下去,直到进程完成或发生某事件而阻塞时,才把处理机分配给另一个进程。
剥夺方式:当一个进程正在运行时,系统可以基于某种原则,剥夺已分配给它的处理机,将之分配给其它进程。
剥夺原则有:优先权原则、短进程、优先原则、时间片原则。
Linux进程调度策略调度程序要在所有处于可运行状态的进程中选择最值得运行的进程投入运行。
在每个进程的task_struct 结构中有:policy、priority、counter、rt_priority,这4 项就是选择进程的依据。
Unix系统中进程调度算法的分析与评价
图3
1)该算法能有效降低作业的平均等待时间,提高系统吞吐量。 2)对长进程不利,甚至导致长进程长期得不到处理。 3)该算法完全未考虑进程的紧迫程度。 4)进程的长短通常由某种策略估计提供,不能做到真正的短进程 优先。
3 结语
综上所述,本文从算法思想、算法的实现原理、算法的优缺点等几 个方面对先来先服务算法、时间片轮转算法、最高优先权优先调度算 法、短进程优先调度算法等四种进程调度算法进行详细地论述。 科
5) 该算法很少用来作为主调度策略, 常常用作辅助调度算法使 用。 2.2 最高优先权优先调度算法 2.2.1 算法思想
该算法的基本思想是进程优先权高者优先调度,是一种最常用的 进程调度算法。 该算法的关键是如何确定优先数。
通常确定优先数的方法有两种,即静态法和动态法。 静态优先权是在创建进程时确定的,其运行特征是优先数确定之 后在整个运行期间不再改变。 确定静态优先权的依据是进程的类型、 进程所使用的资源、进程的估计运行时间等因素。 进程所申请的资源 越多,估计的运行时间越长,进程的优先权越低。 进程类型不同,优先 权也不同,如系统进程的优先权高于用户进程的优先权 ,I/O 型进程高 于 CPU 型进程。 动态优先权是指在创建进程时,其运行特征是根据系统资源的使 用情况和进程的当前状态确定一个优先权,在进程运行过程中再根据 情况的变化调整优先权。 动态优先权一般根据进程占有 CPU 时间的 长短、 进程等待 CPU 时间的长短等因素确定。 占有处理机的时间 越 长,则优先权越低,等待时间越长,则优先权越高。 2.2.2 算法分析与评价 1)静态优先级调度算法实现较为简单,但不能反映系统以及进程 在运行过程中发生的各种变化。 而动态优先级法可以满足这个方面的 需要。 2) 动态优先级调度算法的性能介于时间片轮转算法和先来先服 务算法之间。 2.3 时间片轮转调度算法 2.3.1 算法思想 该算法的基本思想是使每个进程在就绪队列中的等待时间与享 受服务的时间成比例。 即将 CPU 的处理时间分成固定大小的时间片, 如果执行进程把分给它的时间片用完了, 但该进程的执行还没有完 成 ,则 它 也 只 能 停 止 下 来 ,释 放 它 所 占 的 CPU 资 源 ,然 后 排 在 相 应 的 就绪队列的后面去,等待进程调度程序的下一次调度,也就是等待下 一个时间片轮到它。 2.3.2 算法实现原理图 该算法实现原理图如下图 2 所示。
Linux,Windows和UNIX的进程调度的分析
Linux,Windows和UNIX的进程调度的分析摘要:本文以Linux ,Unix ,Windows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关键词:进程调度优先级时间片轮转实时进程分时技术引言:无论是在批处理系统还是分时系统中,用户进程数一般都多于处理机数、这将导致它们互相争夺处理机。
另外,系统进程也同样需要使用处理机。
这就要求进程调度程序按一定的策略,动态地把处理机分配给处于就绪队列中的某一个进程,以使之执行。
进程调度的具体功能可总结为如下几点:作为进程调度的准备,进程管理模块必须将系统中各进程的执行情况和状态特征记录在各进程的PCB表中。
并且,根据各进程的状态特征和资源需求等、进程管理模块还将各进程的PCB表排成相应的队列并进行动态队列转接。
进程调度模块通过PCB变化来掌握系统中存在的所有进程的执行情况和状态特征,并在适当的时机从就绪队列中选择出一个进程占据处理机。
选择占有处理机的进程进程调度的主要功能是按照一定的策略选择—个处于就绪状态的进程,使其获得处理机执行。
根据不同的系统设计目的,有各种各样的选择策略,例如系统开销较少的静态优先数调度法,适合于分时系统的轮转法(Round RoLin)和多级互馈轮转法(Round Robin with Multip1e feedback)等。
这些选择策略决定了调度算法的性能。
进行进程上下文切换—个进程的上下文(context)包括进程的状态、有关变量和数据结构的值、机器寄存器的值和PCB以及有关程序、数据等。
一个进程的执行是在进程的上下文中执行。
当正在执行的进程由于某种原因要让出处理机时,系统要做进程上下文切换,以使另一个进程得以执行。
当进行上下文切换时点统要首先检查是否允许做上下文切换(在有些情况下,上下文切换是不允许的,例如系统正在执行某个不允许中断的原语时)。
然后,系统要保留有关被切换进程的足够信息,以便以后切换回该进程时,顺利恢复该进程的执行。
几种操作系统调度算法
几种操作系统调度算法操作系统调度算法是操作系统中用于确定进程执行的顺序和优先级的一种方法。
不同的调度算法有不同的优缺点,适用于不同的场景和需求。
下面将介绍几种常见的操作系统调度算法:1.先来先服务(FCFS)调度算法:先来先服务调度算法是最简单的调度算法之一、按照进程到达的顺序进行调度,首先到达的进程先执行,在CPU空闲时执行下一个进程。
这种算法实现简单,并且公平。
但是,由于没有考虑进程的执行时间,可能会导致长作业时间的进程占用CPU资源较长时间,从而影响其他进程的响应时间。
2.短作业优先(SJF)调度算法:短作业优先调度算法是根据进程的执行时间进行排序,并按照执行时间最短的进程优先执行。
这种算法可以减少平均等待时间,提高系统的吞吐量。
然而,对于长作业时间的进程来说,等待时间会相对较长。
3.优先级调度算法:优先级调度算法是根据每个进程的优先级来决定执行顺序的。
优先级可以由用户设置或者是根据进程的重要性、紧迫程度等因素自动确定。
具有较高优先级的进程将具有更高的执行优先级。
这种算法可以根据不同情况进行灵活调度,但是如果不恰当地设置优先级,可能会导致低优先级的进程长时间等待。
4.时间片轮转(RR)调度算法:时间片轮转调度算法将一个固定的时间片分配给每个进程,当一个进程的时间片用完时,将该进程挂起,调度下一个进程运行。
这种算法可以确保每个进程获得一定的CPU时间,提高系统的公平性和响应速度。
但是,对于长时间运行的进程来说,可能会引起频繁的上下文切换,导致额外的开销。
5.多级反馈队列(MFQ)调度算法:多级反馈队列调度算法将进程队列划分为多个优先级队列,每个队列有不同的时间片大小和优先级。
新到达的进程被插入到最高优先级队列,如果进程在时间片内没有完成,则被移到下一个较低优先级队列。
这种算法可以根据进程的执行表现自动调整优先级和时间片,更好地适应动态变化的环境。
以上是几种常见的操作系统调度算法,每种算法都有其优缺点和适用场景。
Linux操作系统磁盘调度算法分析
Linux操作系统磁盘调度算法分析磁盘调度算法是指操作系统中用于处理磁盘上的请求的一套算法。
在现代计算机系统中,磁盘是一种非常重要的存储设备,因此如何高效地处理磁盘请求对于提高系统性能至关重要。
Linux操作系统作为一种广泛使用的开源操作系统,也采用了多种磁盘调度算法来提高磁盘访问效率。
本文将对Linux操作系统中常用的磁盘调度算法进行详细分析。
1. 先来先服务(FCFS)调度算法先来先服务是最基本的磁盘调度算法之一。
它按照磁盘请求的提交顺序进行处理。
当一个请求被完成后,下一个请求将按照提交的顺序进行处理。
这种算法的优点是简单易实现,但并不考虑磁盘访问位置和移动时间。
由于磁盘的读写时间和移动时间往往不同,因此FCFS算法可能会导致一些请求等待时间过长,影响系统的响应速度。
2. 最短寻道时间优先(SSTF)调度算法最短寻道时间优先算法是根据当前磁头位置选择离磁头最近的下一个请求进行处理。
该算法考虑了磁头的移动距离,因此能够减少磁头的寻道时间。
但是由于该算法总是选择最近的请求处理,可能导致一些远离磁头的请求等待时间过长,造成一些请求的饥饿现象。
3. 扫描(SCAN)调度算法扫描算法是磁盘调度算法中常用的一种。
它模拟磁头在磁盘上进行的一次扫描操作,沿着一定方向进行磁道的访问。
当磁头到达磁盘的一端时,会改变方向进行下一次扫描。
该算法比较公平,能够较均匀地处理所有磁盘请求,但是由于需要扫描整个磁道,可能导致一些请求等待时间较长。
4. 循环扫描(C-SCAN)调度算法循环扫描算法是对扫描算法的一种改进。
该算法在到达磁盘的一端后不会改变方向,而是直接返回到磁道的另一端进行下一次扫描。
这意味着所有请求都会等待直到磁头回到磁道的起始位置,这样能够减少等待时间,但是也可能导致一些请求的响应时间较长。
5. 最不常用(LFU)调度算法最不常用算法是根据请求的使用频率进行处理的一种算法。
它将优先处理那些使用频率较低的请求,这样能够提高系统的整体性能。
linux基础-linux和unix的区别
linux基础-linux和unix的区别有时候我们对天天使⽤的Linux指令,只知道怎么⽤,却分不清概念⽤法区别,我觉得很有必要整理整理⼤家熟视⽆睹的⼀些linux概念区别。
⾸先说说unix和linux的区别:linux和unix的最⼤的区别是,前者是开发源代码的⾃由软件,⽽后者是对源代码实⾏知识产权保护的传统商业软件。
linux不源于任何版本的unix源代码,并不是unix,⽽是⼀个类似于unix的操作系统。
linux的核⼼源代码是免费的,⾃由使⽤的,核⼼源代码是开放的,⽽unix的核⼼并不公开。
linux是⼀套遵从POSIX(可移植操作系统环境)规范的⼀个操作系统,它能够在普通PC计算机上实现全部的UNIX特性,具有多任务、多⽤户的能⼒。
在对硬件的要求上,linux⽐unix要低,没有unix那么苛刻,linux可运⾏在多种硬件平台上,⽽unix系统⼤多是与硬件配套的,是硬件⼚商针对⾃⼰的硬件平台的操作系统。
Linux主要有RedHat Linux 、CentOS Linux、Fedora Linux、Debian Linux、Ubuntu Linux、SuSe Linux等。
Unix主要有Sun 的Solaris、IBM的AIX, HP的HP-UX,以及x86平台的的SCO Unix/Unixware等。
我在⼤学时⽤的是Ubuntu和Redhat,当时很喜欢Ubuntu出⾊的桌⾯,后来在互联⽹公司⼯作,发现基本装的都是Centos 6.5。
登录到linux服务器执⾏lsb_release -a ,即可列出所有版本信息(这个命令适⽤于所有的linux,包括Redhat、SuSE、Debian等发⾏版):在知乎上⾯看到⼤家对使⽤Centos还是Ubuntu的争论:我⽐较赞同彭勇的观点,⽀持使⽤CentOS作为linux服务器。
【交⼼话】以前在学校学习linux都是装虚拟机玩Linux,现在的学习条件⽐我们那时候好太多了。
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
};
操作系统调度算法
操作系统调度算法操作系统调度算法是指在多任务操作系统中决定进程执行顺序的一种方法。
不同的调度算法会对系统的性能、响应时间、吞吐量等方面产生不同的影响。
在本文中,我们将介绍几种常见的操作系统调度算法,并讨论它们的优势和劣势。
一、先来先服务调度算法(First-Come, First-Served)先来先服务调度算法是最简单的一种调度算法,它按照进程到达的先后顺序进行调度。
当一个进程进入就绪队列后,CPU会被分配给它,进程会一直运行直到完成或者主动放弃CPU。
这种算法的优点是实现简单,公平性好,适用于长作业。
然而,由于没有考虑进程的执行时间,可能会导致长作业占用CPU时间过长,影响其他短作业的响应时间。
二、最短作业优先调度算法(Shortest Job First)最短作业优先调度算法是根据进程的执行时间来决定优先级的调度算法。
在就绪队列中,选择估计执行时间最短的进程先执行。
这种算法的优点是可以最大程度地减少平均等待时间和周转时间,提高系统的吞吐量。
然而,由于无法准确预测进程的执行时间,可能会导致长作业等待时间过长,产生“饥饿”现象。
三、时间片轮转调度算法(Round Robin)时间片轮转调度算法是一种分时调度算法,在这种算法中,每个进程被分配一个固定的时间片,当时间片用完后,CPU被剥夺,分配给下一个等待执行的进程。
这种算法的优点是公平性好,可以保证所有进程在一段时间内都能获得CPU时间。
然而,如果时间片设置得过小,可能会导致频繁的上下文切换,降低系统的效率;如果时间片设置得过大,可能会导致长作业等待时间过长。
四、优先级调度算法(Priority Scheduling)优先级调度算法是根据进程的优先级来决定调度顺序的算法。
每个进程都被分配一个优先级,高优先级的进程先执行。
这种算法的优点是可以根据不同的需求调整进程的优先级,保证紧急任务得到及时响应。
然而,如果优先级设置不当,可能会导致低优先级进程长时间等待,产生“饥饿”现象。
【精品论文】Windows与Unix和Linux架构比较
服务
Telnet, ftp, remote shell SSH是Solaris, Linux的一部分; Windows上通过ISV Web Services
I/O 设计
“万物皆文件” vs. 类型对象
Unix上没有“打开”的通用代码 Windows上所有的打开通过SRM
驱动程序模型
Windows: 分层, 基于封包
使过滤器, 插件功能更容易实现
Unix: 基于调用; 仅文件系统是部分分层的
即插即用
仅Windows和Linux Linux 对ISA有更多支持
合用存储,内存 管理网络访问 性能损失 扩充性
能被有效的实现
总结
核心特性集不都是那么困难 历史特性驱动应用程序行为 应用程序行为支配高端性能 Linux在很快的变得更好 还需要改进
Linux会追赶Windows至少一或两个内核周期
参考资料
Inside Windows 2000 3rd Edition
Solaris: UFS, Veritas
Solaris 7中UFS局限于1TB文件系统 32-bit应用程序使用 transitional API访问>2GB 文 件
Windows: FAT/FAT32, NTFS
NTFS具有已证实的非常高可扩充性 非常健壮(最近有人运行过chkdsk吗?)
网络文件系统
64-bit: 2TB 到 16TB 范围
物理内存
Linux和Windows共享Intel架构内存限制 Linux不暴露PAE内存给应用程序 Solaris可扩充性更好
UNIX和LINUX操作系统的性能和价格比较
UNIX和LINUX操作系统的性能和价格比较(一)UNIX和LINUX操作系统的性能比较UNIX优点:1.精巧的核心与丰富的实用层UNIX系统在结构上分成内核层和实用层。
核心层小巧,而实用层丰富。
核心层包括进程管理、存储管理、设备管理、文件系统几个部分。
UNIX核心层设计得非常精干简洁,其主要算法经过反复推敲,对其中包含的数据结构和程序进行了精心设计。
因此,核心层只需占用很小的存储空间,并能常驻内存,以保证系统以较高的效率工作。
实用层是那些能从核心层分离出来的部分,它们以核外程序形式出现并在用户环境下运行。
这些核外程序包含有丰富的语言处理程序。
UNIX支持十几种常用程序设计语言的编译和解释程序,如C、APL、FORTRAN77、PASCAL、SNOBOL、COBOL、BASIC、ALGOL68等语言及其编译程序。
还包括其他操作系统常见的实用程序,如编辑程序、调试程序、有关系统状态监控和文件管理的实用程序等。
UNIX还有一组强有力的软件工具,用户能比较容易地使用它们来开发新的软件。
这些软件工具包括:用于处理正文文件的实用程序troff,源代码控制程序SCC S(Source Code Control System),命令语言的词法分析程序和语法分析程序的生成程序LEX(Generator of Lexical Analyzers)和YACC(Yet Another Compiler Compiler)等。
另外,UNIX的命令解释程序Shell也属于核外程序。
正是这些核外程序给用户提供了相当完备的程序设计环境。
UNIX的核心层向核外程序提供充分而强有力的支持。
核外程序则以内核为基础,最终都使用由核心层提供的低层服务,它们逐渐都成了“UNIX系统”的一部分。
核心层和实用层两者结合起来作为一个整体,向用户提供各种良好的服务。
2. 使用灵活的命令程序设计语言ShellShell首先是一种命令语言。
UNIX 的200多条命令对应着200个实用程序。
Linux vs unix对比
Unix应用系统和Linux应用系统对比张会光msn:tony.guang@Unix应用系统和Linux应用系统对比摘要:本文首先分析了小型机和x86平台的区别与各自的优势,简单介绍了Linux和Unix的区别了,接下来阐述了在企业级应用上Linux和Unix各自的优势,最后给出了如何保障数据库应用的高可用性的几种手段。
1.unix小型机和x86平台的比较。
由于Unix主要安装在相应厂商的小型机系统上,而Linux更多的安装在x86平台下(Linux也可以安装在小型机系统上面),因此,有必要在对linux和unix系统进行比较之前,先对硬件平台进行比较。
从以上对比可以看出,小型机在稳定性、可靠性、向上扩展(scale-up)方面有很大优势,同时虚拟化(动态分区技术)也是小型机的优势所在,IBM、HP、SUN都在各自的小型机上面开发出了硬件、软件、固件结合的虚拟化环境,用以满足用户的需求。
而x86服务器在成本、向外扩展(scale-out)方面有优势。
2.linux与unix的联系与区别Linux是一个可以在多种硬件平台上运行的类Unix操作系统,值得注意的是Linux并没有包括Unix源码,它是按照公开的POSIX标准重新编写的,但是Linux完全继承了Unix 的设计思想,无论是系统资源的管理,进程的调度还是文件系统结构等都与Unix是一致的,在使用上也极其相似。
Linux和UNIX的最大的区别是,Linux是开发源代码的自由软件,而Unix是对源代码实行知识产权保护的传统商业软件。
这种不同体现在用户对Linux有很高的自主权,而对Unix却只能去被动的适应;这种不同还表现在Linux的开发是处在一个完全开放的环境之中,而Unix的开发完全是处在一个黑箱之中,只有相关的开发人员才能够接触的产品的原型。
3.Linux与Unix的市场状况对比据IDC报告《中国Linux市场2007-2011年预测与分析》显示,2006年中国Linux市场收入达到1450万美元,较前一年增长了23%。
几种操作系统调度算法
几种操作系统调度算法操作系统调度算法是操作系统中的关键机制之一,用于确定进程的执行顺序和分配处理器时间片。
不同的调度算法可以根据不同的应用需求和系统性能进行选择。
下面将介绍几种常见的操作系统调度算法。
1.先来先服务(FCFS)调度算法:即按照进程到达的先后顺序进行调度。
对于短作业而言,这种算法可以保证公平性,但对于长作业而言,可能会导致等待时间过长的问题。
2.最短作业优先(SJF)调度算法:即选择执行时间最短的作业进行调度。
这种算法可以减少平均等待时间,但需要提前准确预测作业的执行时间,对于实时系统或具有多变性质的作业调度来说,这种算法可能存在不可行性。
3.优先级调度算法:为每个进程分配一个优先级,并按照优先级大小进行调度。
可以根据作业的重要程度、紧迫程度等因素来分配优先级。
优先级调度算法可以优先保证重要作业的执行,但还需要解决优先级反转、饥饿等问题。
4.时间片轮转(RR)调度算法:将处理器时间分成固定大小的时间片,每个进程在一个时间片的执行时间后被挂起,然后按照队列中的顺序进行下一个时间片的调度。
这种算法可以保证每个进程都有执行的机会,但对于长作业而言,可能会导致响应时间过长的问题。
5.最高响应比优先(HRRN)调度算法:根据作业等待时间和作业执行时间的比值来选择下一个要执行的作业。
这种算法可以根据作业的等待情况来自动调整作业的执行优先级,适用于具有多变性质的作业调度。
6.多级反馈队列(MFQ)调度算法:将进程按照优先级分成多个队列,初始时将所有进程放入第一级队列,每个队列的时间片大小逐级递增。
当进程在其中一级队列用完时间片后,如果仍然有剩余时间,则将进程移到下一级队列。
这种算法可以根据作业的执行情况进行动态调整,适用于提高系统吞吐量和减少响应时间。
以上是几种常见的操作系统调度算法,每种算法都有其优点和缺点,具体选择哪种算法需要根据系统的需求和特点进行综合考虑。
为了提高系统性能和用户体验,操作系统调度算法的研究与优化一直是操作系统领域的重要研究方向。
linux与UNIX调度算法比较分析
linux和UNIX调度算法比较分析Linux与UNIX进程调度策略的比较分析崔洪星(华中科技大学机械科学与工程学院 M201170270)摘要:文章先是阐述了进程调度策略的引入、概念、分类和原则,接着就Linux和UNIX不同操作系统的进程策略进行了描述,最后比较得出结论。
1. 进程调度概述当计算机是多道程序设计系统时,通常会有多个进程竞争CPU。
当多个处于就绪态而只有一个CPU时,操作系统就必须决定运行哪一个进程。
操作系统中做出这种决定的部分称为调度器。
它使用的算法称为调度算法。
通常进程调度的功能应由以下3部分组成:(1)确定调度时机(2)执行调度算法(确定调度策略、计算优先级),即选择哪些进程运行。
(3)完成调度过程的具体操作,主要是原来运行的进程退出CPU,保护退出进程的运行现场,选中进程占用CPU,恢复选中进程的运行现场。
进程调度分为两大类:一类是抢占式(剥夺式),系统中出现优先权高的可运行进程,立即让它执行;另一类是非抢占式(非剥夺式),系统中即使出现优先权高的可运行进程,也要等到调度时机出现时,才让它运行。
非抢占式的进程调度时机分为两种情况:进程自动放弃CPU和进程由核心态转入用户态。
(1)进程自动放弃CPU有以下几种情况:? 进程已完成(虽然时间片未用完);? 进程等待某事件(如I/0,等待资源,……);? 时间片用完;? 进程需要与其他进程保持同步;? ……(2)进程由核心态转入用户态时系统产生一次调度,将最高优先权的就绪进程投入运行。
不同的环境需要不同的调度算法,这是因为不同的应用领域有不同的目标。
换句话说,在不同的系统中,调度器的优化目标是不同的。
为了设计一个调度算法,应当首先明确一个好的调度算法必须做什么。
一些目标是根据环境(批处理、交互式或实时)设定的,而另外一些目标是在各种情况下都使用的。
公平在所有的情况下,都是非常重要的,相对于处于同等地位的进程而言,给予一个进程更多的CPU时间是不公平的。
gcsmUNIX与Linux作业调度ftrq
SCO UNIX作业调度at, batch, crontab作业调度是shell的一个特性,它允许用户使用作业调度命令,所谓作业调度实际上是时钟守护进程cron按照用户所提交的确定的时间在这个时间内执行某些运行作业,cron守护进程将在设定的日期规定的时间内自动地执行某样任务。
可在系统负载较轻时安排这些非交互式作业的运行,在unix中与cron配合提交任务的命令有三种:at,batch,crontab。
cron进程的活动可存放在日志文件中,该日志文件为/usr/lib/cron/log文件,是否对cron 活动进行记录还要一个变量CRONLOG的设置,这个变量存放于/etc/default/cron文件中。
缺省情况下,这个变量设置值为NO,这说明cron进程的活动内容不保留在任何文件中,若需要可将其值改为yes或将其文件名改为其他用户需要的文件名。
此外,在/etc/default/cron 中MAXLOGSIZE 限制了log文件的大小,该变量以512字节为单位设定的log的最大块数,确省为2048块。
在/etc/default/cron中的MAXCRON变量,控制在同一时刻允许运行的最大进程数量,确省为100。
若系统的若干用户要使用cron进程,那么这个用户必须授予cron子系统的权限,给特定用户授予cron子系统的权限的操作为scoadmin->system->cron manager->shecdule->default->user->allow 或scoadmin account manager ->选中用户->users->user authorizations->authorized add cron(取消use system default ...)->ok对应有两个文件可看到那些用户具备此权限,分别为:/usr/lib/cron/cron.allow谁能安排cron作业的确切列表/usr/lib/corn/cron.deny表示谁不能安排cron作业的确切列表,只有cron.allow不存在时才有作用如果这两个文件都不存在,表示只有root用户才有安排cron作业的权限。
Linux操作系统和Unix操作系统的区别
Linux操作系统和Unix操作系统的区别Linux和Unix操作系统之间既有明显的区别但也有很密切的联系,下面由店铺整理了Linux操作系统和Unix操作系统的区别,希望对你有帮助。
Linux操作系统和Unix操作系统的区别和联系Linux和UNIX的最大的区别是,前者是开发源代码的自由软件,而后者是对源代码实行知识产权保护的传统商业软件。
这应该是他们最大的不同,这种不同体现在用户对前者有很高的自主权,而对后者却只能去被动的适应;这种不同还表现在前者的开发是处在一个完全开放的环境之中,而后者的开发完全是处在一个黑箱之中,只有相关的开发人员才能够接触的产品的原型。
Linux 的源头要追溯到最古老的UNIX。
1969年,Bell实验室的Ken Thompson开始利用一台闲置的PDP-7计算机开发了一种多用户,多任务操作系统。
很快,Dennis Richie加入了这个项目,在他们共同努力下诞生了最早的UNIX。
Richie受一个更早的项目——MULTICS的启发,将此操作系统命名为Unix。
早期UNIX是用汇编语言编写的,但其第三个版本用一种崭新的编程语言C重新设计了。
C是Richie设计出来并用于编写操作系统的程序语言。
通过这次重新编写,Unix得以移植到更为强大的DEC PDP-11/45与11/70计算机上运行。
后来发生的一切,正如他们所说,已经成为历史。
Unix从实验室走出来并成为了操作系统的主流,现在几乎每个主要的计算机厂商都有其自有版本的Unix.Linux起源于一个学生的简单需求。
Linus Torvalds,Linux的作者与主要维护者,在其上大学时所买得起的唯一软件是Minix. Minix是一个类似Unix,被广泛用来辅助教学的简单操作系统。
Linus 对Minix 不是很满意,于是决定自己编写软件。
他以学生时代熟悉的Unix作为原型,在一台Intel 386 PC上开始了他的工作。
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Linux与UNIX进程调度策略的比较分析崔洪星(华中科技大学机械科学与工程学院 M201170270)摘要:文章先是阐述了进程调度策略的引入、概念、分类和原则,接着就Linux和UNIX不同操作系统的进程策略进行了描述,最后比较得出结论。
1.进程调度概述当计算机是多道程序设计系统时,通常会有多个进程竞争CPU。
当多个处于就绪态而只有一个CPU时,操作系统就必须决定运行哪一个进程。
操作系统中做出这种决定的部分称为调度器。
它使用的算法称为调度算法。
通常进程调度的功能应由以下3部分组成:(1)确定调度时机(2)执行调度算法(确定调度策略、计算优先级),即选择哪些进程运行。
(3)完成调度过程的具体操作,主要是原来运行的进程退出CPU,保护退出进程的运行现场,选中进程占用CPU,恢复选中进程的运行现场。
进程调度分为两大类:一类是抢占式(剥夺式),系统中出现优先权高的可运行进程,立即让它执行;另一类是非抢占式(非剥夺式),系统中即使出现优先权高的可运行进程,也要等到调度时机出现时,才让它运行。
非抢占式的进程调度时机分为两种情况:进程自动放弃CPU和进程由核心态转入用户态。
(1)进程自动放弃CPU有以下几种情况:●进程已完成(虽然时间片未用完);●进程等待某事件(如I/0,等待资源,……);●时间片用完;●进程需要与其他进程保持同步;●……(2)进程由核心态转入用户态时系统产生一次调度,将最高优先权的就绪进程投入运行。
不同的环境需要不同的调度算法,这是因为不同的应用领域有不同的目标。
换句话说,在不同的系统中,调度器的优化目标是不同的。
为了设计一个调度算法,应当首先明确一个好的调度算法必须做什么。
一些目标是根据环境(批处理、交互式或实时)设定的,而另外一些目标是在各种情况下都使用的。
公平在所有的情况下,都是非常重要的,相对于处于同等地位的进程而言,给予一个进程更多的CPU时间是不公平的。
当然,不同种类的进程应该得到不同的处理。
下面将对Linux和UNIX进程的调度原理分别进行讨论。
2.Linux 进程调度原理调度程序运行时,要在所有可运行状态的进程中选择最值得运行的进程投入运行。
选择进程的依据是什么呢?在每个进程的task_struct 结构中有以下四项:policy、priority、counter、rt_priority。
这四项是选择进程的依据。
其中,policy是进程的调度策略,用来区分实时进程和普通进程,实时进程优先于普通进程运行;priority是进程(包括实时和普通)的静态优先级;counter是进程剩余的时间片,它的起始值就是priority的值;由于counter在后面计算一个处于可运行状态的进程值得运行的程度goodness时起重要作用,因此,counter 也可以看作是进程的动态优先级。
rt_priority是实时进程特有的,用于实时进程间的选择。
Linux用函数goodness()来衡量一个处于可运行状态的进程值得运行的程度。
该函数综合了以上提到的四项,还结合了一些其他的因素,给每个处于可运行状态的进程赋予一个权值(weight),调度程序以这个权值作为选择进程的唯一依据。
关于goodness()的情况在后面将会详细分析。
linux内核的三种调度方法① SCHED_OTHER 分时调度策略,② SCHED_FIFO实时调度策略,先到先服务③ SCHED_RR实时调度策略,时间片轮转实时进程将得到优先调用,实时进程根据实时优先级决定调度权值,分时进程则通过nice和counter值决定权值,nice越小,counter 越大,被调度的概率越大,也就是曾经使用了cpu最少的进程将会得到优先调度。
SHCED_RR和SCHED_FIFO的不同:当采用SHCED_RR策略的进程的时间片用完,系统将重新分配时间片,并置于就绪队列尾。
放在队列尾保证了所有具有相同优先级的RR 任务的调度公平。
SCHED_FIFO一旦占用cpu则一直运行。
一直运行直到有更高优先级任务到达或自己放弃。
如果有相同优先级的实时进程(根据优先级计算的调度权值是一样的)已经准备好,FIFO时必须等待该进程主动放弃后才可以运行这个优先级相同的任务。
而RR可以让每个任务都执行一段时间。
当policy分别为以下值时:1) SCHED_OTHER:这是普通的用户进程,进程的缺省类型,采用动态优先调度策略,选择进程的依据主要是根据进程goodness值的大小。
这种进程在运行时,可以被高goodness值的进程抢先。
2) SCHED_FIFO:这是一种实时进程,遵守POSIX1.b标准的FIFO(先入先出)调度规则。
它会一直运行,直到有一个进程因I/O阻塞,或者主动释放CPU,或者是CPU被另一个具有更高rt_priority的实时进程抢先。
在Linux实现中,SCHED_FIFO进程仍然拥有时间片-只有当时间片用完时它们才被迫释放CPU。
因此,如同POSIX1.b一样,这样的进程就象没有时间片(不是采用分时)一样运行。
Linux中进程仍然保持对其时间片的记录(不修改counter)主要是为了实现的方便,同时避免在调度代码的关键路径上出现条件判断语句 if (!(current->;;policy&;;SCHED_FIFO)){...}-要知道,其他大量非FIFO进程都需要记录时间片,这种多余的检测只会浪费CPU资源。
(一种优化措施,不该将执行时间占10%的代码的运行时间减少到50%;而是将执行时间占90%的代码的运行时间减少到95%。
0.9+0.1*0.5=0.95>;;0.1+0.9*0.9=0.91)3) SCHED_RR:这也是一种实时进程,遵守POSIX1.b标准的RR(循环round-robin)调度规则。
除了时间片有些不同外,这种策略与SCHED_FIFO类似。
当SCHED_RR进程的时间片用完后,就被放到SCHED_FIFO和SCHED_RR队列的末尾。
只要系统中有一个实时进程在运行,则任何SCHED_OTHER进程都不能在任何CPU运行。
每个实时进程有一个rt_priority,因此,可以按照rt_priority在所有SCHED_RR进程之间分配CPU。
其作用与SCHED_OTHER进程的priority作用一样。
只有root用户能够用系统调用sched_setscheduler,来改变当前进程的类型(sys_nice,sys_setpriority)。
3.UNIX进程调度策略3.1 调度算法原理UNIX的调度策略基于优先数pri。
特点是pri动态改变,核心态(kernel)进程不可剥夺,用户态(user mode)进程可剥夺。
其中:0<=pri<=127, [0,49] ∈kernel,[50,127] ∈user mode proc 中,关于pri的信息有: p-pri当前调度使用的pri;p-usrpri用户态下的pri;p-cpu 当前使用CPU的程度;p-nice 取值范围[0,39],默认为20。
p-pri和p-usrpri用途不一样,p-pri是调度使用的pri。
当进程处于用户态时,p-pri=p-usrpri;当进程执行系统调用时被封锁,即处于核心态,这时p-pri值暂时降低p-pri(进程的优先权暂时升高)存放相应的核心态的pri值。
例如:进程被封锁时,系统有个sleep状态,其pri∈[0,49].唤醒时p-pri的值为sleep状态的pri,因为其pri小于p-usrpri,所以这时系统调用被唤醒后,能优先执行。
执行完后,置p-pri=p-usrpri。
p-usrpri每秒计算一次:p-usrpri=50+(p-cpu/a)+2*p-nice (a=2,4,8,16)从上式可知,对于等待I/O的进程(如Shell命令,editor),若p-cpu 值低,优先权高,易被调度;计算多的进程,使用CPU较多,p-cpu值高,优先权低。
优先权改变快慢是值得注意的问题,改变太慢,优先权低的进程长期不能得到执行,理想的情况应当是在一段时间内,分时的各个进程取一个相近的pri值,并在该值上下波动,波动值的大小取决与已使用的CPU的时间。
计算公式中,除数因子a就是为了达到这一目标设置的。
a的取值大小直接影响各种性质类型获得CPU的概率。
a越大,p-cpu衰减越快,获得CPU的概率越大。
通常a=4,因为是每计算一次p-cpu/4,不占用CPU的进程的p-cpu值会衰减较快,有较大几率得到重新调度。
3.2 进程调度的操作过程3.2.1 现运行进程到非运行进程的转换(主要功能是保护现场)。
①填写p-wchan、u-rsav[2];②修改text结构中共享正文段数;③UISA-u-uisa、UISA-u-uisd。
……3.2.2 选中进程置换为运行状态(主要功能为恢复现场)。
①映像(用户态、核心态、数据、用户栈)是否在内存。
如果映像不在内存要将其掉入。
若此时内存有足够大的空间,则掉入;若内存空闲空间不够,则淘汰内存中的某些页面,这时要涉及淘汰策略。
②KISA[6]-ppda。
Proc[n].p-addr写入KISA6.③根据p-text找到text结构。
如果text不在内存中要将其调入内存。
若此时内存空闲空间足够大,则调入,若内存空闲空间不够大,则淘汰某些页面。
④由p-addr或KISA[6]找到user,并执行如下操作:4.总结通过对linux和NUIX两种不同操作系统的调度策略进行比较分析,我们发现,它们有很多相似之处,原因在于它们都是分时操作系统,总的来说,UNIX系统的调度策略要略微简单一些。