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  • Linux进程调度算法

    2021-05-09 00:02:46
    Linux中的进程如果从调度策略划分,可以分为类,普通进程和实时进程。实时进程又可分为类,FIFO,RR。实时进程的优先级远远大于普通进程。Linux的处理策略是如果有实时进程处于可运行状态,那么优先运行实时进程...

    Linux中的进程如果从调度策略划分,可以分为两类,普通进程和实时进程。实时进程又可分为两类,FIFO,RR。实时进程的优先级远远大于普通进程。Linux的处理策略是如果有实时进程处于可运行状态,那么优先运行实时进程,知道所有的实时进程或者结束,或者被杀掉,或者处于阻塞状态。也就是说如果实时进程一直在运行,那么普通的进程就会被活活饿死

    uid-26602509-id-3269941.html。由于实时进程和普通进程所采用的调度策略不同,下面分别介绍。

    (一)普通进程调度策略

    每一个普通进程都有一个静态优先级。这个值会被调度器用来与作为参考来调度进程。在内核中调度的优先级的区间为[100,139],数字越低,优先级越高。一个新的进程总是从它的父进程继承此值。从进程管理篇(一)中了解到每个进程都有分配时间片。那么时间片是如何分配的呢?时间片的计算公式如下(摘自《Understanding The Linux Kernel Version3》):

    uid-26602509-id-3269941.html

    由此可见时间片的分配只有静态优先级相关。静态优先级越高,时间片分配的越多。

    系统在实际的调度过程中不仅要考虑静态优先级,也要考虑进程的属性。例如如果进程属于交互式进程,那么可以适当的调高它的优先级,使得界面反应地更加迅速,从而使用户得到更好的体验。Linux2.6 在这方面有了较大的提高。

    Linux2.6认为,交互式进程可以从平均睡眠时间这样一个measurement进行判断。进程过去的睡眠时间越多,则越有可能属于交互式进程。则系统调度时,会给该进程更多的奖励(bonus),以便该进程有更多的机会能够执行。奖励(bonus)从0到10不等。

    系统调度时,会计算进程的动态优先级。系统会严格按照动态优先级高低的顺序安排进程执行。动态优先级高的进程进入非运行状态,或者时间片消耗完毕才会轮到动态优先级较低的进程执行。动态优先级的计算主要考虑两个因素:静态优先级,进程的平均睡眠时间也即bonus。计算公式如下:                                    动态优先级 = max (100, min (   静态优先级 - 奖励 + 5, 139))。

    在调度时,Linux2.6 使用了一个小小的trick,就是算法中经典的空间换时间的思想,使得计算最优进程能够在O(1)的时间内完成。与Linux2.4的相关比较详见。

    (二)实时进程调度

    每一个实时进程都会与一个实时优先级相关联。实时优先级在1到99之间。不同与普通进程,系统调度时,实时优先级高的进程总是先于优先级低的进程执行。知道实时优先级高的实时进程无法执行。实时进程总是被认为处于活动状态。

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  • 常见的进程调度算法

    2021-01-14 13:49:51
    1、先来先服务(FCFS),又称先进先出(FIFO)调度算法。 就绪队列按先来后到原则排队。 2、优先数调度 优先数反映了进程优先级,就绪队列按优先数排队。有两种确定优先级的方法,即静态优先级和动态优先级。静态...

    1、先来先服务(FCFS),又称先进先出(FIFO)调度算法。

    就绪队列按先来后到原则排队。

    2、优先数调度

    优先数反映了进程优先级,就绪队列按优先数排队。有两种确定优先级的方法,即静态优先级和动态优先级。静态优先级是指进程的优先级在进程开始执行前确定,执行过程中不变,而动态优先级则可以在进程执行过程中改变。

    3、轮转法(Round Robin)

    就绪队列按FCFS方式排队。每个进程执行一次占有处理器时间都不超过规定的时间单位(时间片)若超过,则自行释放自己所占有的CPU而排到就绪队列的末尾,等待下一次调度。同时,进程调度程序又去调度当前就绪队列中的第一个进程。

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  • 进程调度算法

    2021-03-27 10:28:42
    进程调度算法 进程调度算法也称 CPU 调度算法,毕竟进程是由 CPU 调度的。 当 CPU 空闲时,操作系统就选择内存中的某个「就绪状态」的进程,并给其分配 CPU。 什么时候会发生 CPU 调度呢?通常有以下情况: 当...

    https://mp.weixin.qq.com/s/JWj6_BF9Xc84kQcyx6Nf_g

     

    进程调度算法

    进程调度算法也称 CPU 调度算法,毕竟进程是由 CPU 调度的。

    当 CPU 空闲时,操作系统就选择内存中的某个「就绪状态」的进程,并给其分配 CPU。

    什么时候会发生 CPU 调度呢?通常有以下情况:

    1. 当进程从运行状态转到等待状态;

    2. 当进程从运行状态转到就绪状态;

    3. 当进程从等待状态转到就绪状态;

    4. 当进程从运行状态转到终止状态;

    其中发生在 1 和 4 两种情况下的调度称为「非抢占式调度」,2 和 3 两种情况下发生的调度称为「抢占式调度」。

    非抢占式的意思就是,当进程正在运行时,它就会一直运行,直到该进程完成或发生某个事件而被阻塞时,才会把 CPU 让给其他进程。

    而抢占式调度,顾名思义就是进程正在运行的时,可以被打断,使其把 CPU 让给其他进程。那抢占的原则一般有三种,分别是时间片原则、优先权原则、短作业优先原则。

    你可能会好奇为什么第 3 种情况也会发生 CPU 调度呢?假设有一个进程是处于等待状态的,但是它的优先级比较高,如果该进程等待的事件发生了,它就会转到就绪状态,一旦它转到就绪状态,如果我们的调度算法是以优先级来进行调度的,那么它就会立马抢占正在运行的进程,所以这个时候就会发生 CPU 调度。

    那第 2 种状态通常是时间片到的情况,因为时间片到了就会发生中断,于是就会抢占正在运行的进程,从而占用 CPU。

    调度算法影响的是等待时间(进程在就绪队列中等待调度的时间总和),而不能影响进程真在使用 CPU 的时间和 I/O 时间。

    接下来,说说常见的调度算法:

    • 先来先服务调度算法

    • 最短作业优先调度算法

    • 高响应比优先调度算法

    • 时间片轮转调度算法

    • 最高优先级调度算法

    • 多级反馈队列调度算法

    先来先服务调度算法

    最简单的一个调度算法,就是非抢占式的先来先服务(First Come First Severd, FCFS)算法了。

    图片

    FCFS 调度算法

    顾名思义,先来后到,每次从就绪队列选择最先进入队列的进程,然后一直运行,直到进程退出或被阻塞,才会继续从队列中选择第一个进程接着运行。

    这似乎很公平,但是当一个长作业先运行了,那么后面的短作业等待的时间就会很长,不利于短作业。

    FCFS 对长作业有利,适用于 CPU 繁忙型作业的系统,而不适用于 I/O 繁忙型作业的系统。

    最短作业优先调度算法

    最短作业优先(Shortest Job First, SJF)调度算法同样也是顾名思义,它会优先选择运行时间最短的进程来运行,这有助于提高系统的吞吐量。

    图片

    SJF 调度算法

    这显然对长作业不利,很容易造成一种极端现象。

    比如,一个长作业在就绪队列等待运行,而这个就绪队列有非常多的短作业,那么就会使得长作业不断的往后推,周转时间变长,致使长作业长期不会被运行。

    高响应比优先调度算法(像一个办法,同时包含等待时间和要求服务时间者两个变量,如果等待时间越长他的优先级越高,要求服务时间内越短,他的优先级页越高,那只好让等待时间作为分子,要求服务时间作为分母)

    前面的「先来先服务调度算法」和「最短作业优先调度算法」都没有很好的权衡短作业和长作业。

    那么,高响应比优先 (Highest Response Ratio Next, HRRN)调度算法主要是权衡了短作业和长作业。()

    每次进行进程调度时,先计算「响应比优先级」,然后把「响应比优先级」最高的进程投入运行,「响应比优先级」的计算公式:

    图片

    从上面的公式,可以发现:

    • 如果两个进程的「等待时间」相同时,「要求的服务时间」越短,「响应比」就越高,这样短作业的进程容易被选中运行;

    • 如果两个进程「要求的服务时间」相同时,「等待时间」越长,「响应比」就越高,这就兼顾到了长作业进程,因为进程的响应比可以随时间等待的增加而提高,当其等待时间足够长时,其响应比便可以升到很高,从而获得运行的机会;

    时间片轮转调度算法

    最古老、最简单、最公平且使用最广的算法就是时间片轮转(Round Robin, RR)调度算法

    图片

    RR 调度算法

    每个进程被分配一个时间段,称为时间片(Quantum),即允许该进程在该时间段中运行。

    • 如果时间片用完,进程还在运行,那么将会把此进程从 CPU 释放出来,并把 CPU 分配另外一个进程;

    • 如果该进程在时间片结束前阻塞或结束,则 CPU 立即进行切换;

    另外,时间片的长度就是一个很关键的点:

    • 如果时间片设得太短会导致过多的进程上下文切换,降低了 CPU 效率;

    • 如果设得太长又可能引起对短作业进程的响应时间变长;

    通常时间片设为 20ms~50ms 通常是一个比较合理的折中值。

    最高优先级调度算法

    前面的「时间片轮转算法」做了个假设,即让所有的进程同等重要,也不偏袒谁,大家的运行时间都一样。

    但是,对于多用户计算机系统就有不同的看法了,它们希望调度是有优先级的,即希望调度程序能从就绪队列中选择最高优先级的进程进行运行,这称为最高优先级(Highest Priority First,HPF)调度算法

    进程的优先级可以分为,静态优先级或动态优先级:

    • 静态优先级:创建进程时候,就已经确定了优先级了,然后整个运行时间优先级都不会变化;

    • 动态优先级:根据进程的动态变化调整优先级,比如如果进程运行时间增加,则降低其优先级,如果进程等待时间(就绪队列的等待时间)增加,则升高其优先级,也就是随着时间的推移增加等待进程的优先级

    该算法也有两种处理优先级高的方法,非抢占式和抢占式:

    • 非抢占式:当就绪队列中出现优先级高的进程,运行完当前进程,再选择优先级高的进程。

    • 抢占式:当就绪队列中出现优先级高的进程,当前进程挂起,调度优先级高的进程运行。

    但是依然有缺点,可能会导致低优先级的进程永远不会运行。

    多级反馈队列调度算法(有优先级,同时长作业不能一直站位,只好给一个时间片,)

    多级反馈队列(Multilevel Feedback Queue)调度算法是「时间片轮转算法」和「最高优先级算法」的综合和发展。

    顾名思义:

    • 「多级」表示有多个队列,每个队列优先级从高到低,同时优先级越高时间片越短。

    • 「反馈」表示如果有新的进程加入优先级高的队列时,立刻停止当前正在运行的进程,转而去运行优先级高的队列;

     

    图片

    多级反馈队列

    来看看,它是如何工作的:

    • 设置了多个队列,赋予每个队列不同的优先级,每个队列优先级从高到低,同时优先级越高时间片越短

    • 新的进程会被放入到第一级队列的末尾,按先来先服务的原则排队等待被调度,如果在第一级队列规定的时间片没运行完成,则将其转入到第二级队列的末尾,以此类推,直至完成;

    • 当较高优先级的队列为空,才调度较低优先级的队列中的进程运行。如果进程运行时,有新进程进入较高优先级的队列,则停止当前运行的进程并将其移入到原队列末尾,接着让较高优先级的进程运行;

    可以发现,对于短作业可能可以在第一级队列很快被处理完。对于长作业,如果在第一级队列处理不完,可以移入下次队列等待被执行,虽然等待的时间变长了,但是运行时间也会更长了,所以该算法很好的兼顾了长短作业,同时有较好的响应时间。

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    Linux下进程调度算法的模拟实现

    枣 庄 学 院

    信息科学与工程学院课程设计任务书

    题目: Linux下进程调度算法的模拟实现

    学 生1:

    学 生2:

    学 生3:

    专 业: 计算机应用技术

    课 程: 操作系统

    指导教师: 职称: 副教授

    完成时间: 2015年 12月----2016 年 1月

    枣庄学院信息科学与工程学院制

    2015年12月20日

    课程设计任务书及成绩评定

    课程设计的任务和具体要求

    操作系统课程设计是操作系统课程学习的延续。主要目的是配合操作系统课程的学习,对Linux操作系统有一定掌握,能够熟练操作,并能在Linux系统下模拟实现操作系统的功能,有助于对操作系统的理解。

    本次课程设计共分两部分,其中第一部分为操作题,同学们需要对Linux的基本的命令(常用的几个,讲课的时候强调的),这部分,任课教师实时检查,让学生用命令完成一定的功能,然后,根据完成情况评定成绩。第二部分为编程设计题,每组同学必须独立完成,可以选择进程调度,也可以根据自己的兴趣,选择模拟实现磁盘调度、银行家算法、页面置换算法等。

    指导教师签字: 日期: 指导教师评语

    成绩: 指导教师签字: 日期:

    课程设计所需软件、硬件等

    软件: VC 6.0 Windows XP上的虚拟机上运行的Red Hat Linux

    硬件: CPU,主频1GHz以上;内存512M以上;硬盘30G以上;1024×768显示分辨率

    课程设计进度计划起至日期工作内容备注12月1日—12月4日

    12月5日—12月8日

    12月9日—12月12日

    12月13日—12月17日搜集课程设计资料以及整理课程设计算法思路。

    在Linux环境下熟悉相关指令的功能

    对两种算法程序进行设计,调试,运行。

    对前面的工作进行整合,写课程设计。参考文献、资料索-引序号文献、资料名称编著者出版单位[1]严蔚敏, 吴伟民. 数据结构. 清华大学出版社, 2005.11

    [2]谭浩强. C语言程序设计. 清华大学出版社, 2005.11

    [3]汤小丹, 梁红兵, 哲凤屏, 汤子瀛. 计算机操作系统. 西安电子科技大学出版社, 2007.5

    目 录

    1. 引言3

    2. 常用基本命令介绍4

    2.1 Linux目录管理有关命令4

    2.2 更改目录或文件访问权限的命令5

    2.3 显示文件内容的命令7

    2.4 文件管理命令9

    3. 进程调度程序的设计9

    3.1进程调度介绍9

    3.2 进程调度算法10

    3.3 程序的设计思路10

    3.4程序代码11

    3.5程序及运行情况15

    4. 实验过程中出现的问题及解决方法17

    5. 总结17

    1. 引言

    Linux是一套免费使用和自由传播的类 Unix操作系统,它主要用于基于 Intel x86系列 CPU的计算机上。这个系统是由世界各地的成千上万的程序员设计和实现的。其目的是建立不受任何商品化软件的版权制约的、全世界都能自由使用的 Unix兼容产品。 Linux的出现,最早开始于一位名叫 Linus Torvalds的计算机业余爱好者,当时他是芬兰赫尔辛基大学的学生。他的目的是想设计一个代替 Minix(是由一位名叫 Andrew Tannebaum的计算机教授编写的一个操作系统示教程序)的操作系统,这个操作系统可用于 386、 486或奔腾处理器的个人计算机上,并且具有 Unix操作系统的全部功能,因而开始了 Linux雏形的设计。 Linux以它的高效性和灵活性著称。它能够在 PC计算机上实现全部的 Unix特性,具有多任务、多用户的能力。 Linux是在 GNU公共许可权限下免费获得的,是一个符合 POSIX标准的操作系统。 Linux操作系统软件包不仅包括完整的 Linux操作系统,而且还包括了文本编辑器、高级语言编译器等应用软件。它还包括带有多个窗口管理器的 X-Windows图形用户界面,如同我们使用 Windows NT一样,允许我们使用窗口、图标和菜单对系统进行操作。

    Linux相对于Windows的许多变化都是有益的。空闲的GUI的开销被归还给服务。任务可以脚本化并可以自动执行。配置文件基于文本并且人类可读。在大多数情况下不必重新引导系统,l

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    千次阅读 2021-12-04 23:22:30
    操作系统的课程实验,C++编程实现进程调度算法(FCFS和RR)
  • 常见进程调度算法特点总结比较
  • 实验:进程调度算法(C语言)

    千次阅读 2021-02-17 15:48:30
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空空如也

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