深圳做网站网络营销公司,接推广app任务的平台,国家城乡建设网站,昆明网站建设8888168进程的调度时机与进程的切换操作系统原理中介绍了大量进程调度算法#xff0c;这些算法从实现的角度看仅仅是从运行队列中选择一个新进程#xff0c;选择的过程中运用了不同的策略而已。对于理解操作系统的工作机制#xff0c;反而是进程的调度时机与进程的切换机制更为关键…进程的调度时机与进程的切换操作系统原理中介绍了大量进程调度算法这些算法从实现的角度看仅仅是从运行队列中选择一个新进程选择的过程中运用了不同的策略而已。对于理解操作系统的工作机制反而是进程的调度时机与进程的切换机制更为关键。调度时机 背景不同类型的进程有不同的调度需求第一种分类I/O-bound频繁的进行I/O通常会花费很多时间等待I/O操作的完成CPU-bound计算密集型需要大量的CPU时间进行运算第二种分类批处理进程(batch process)不必与用户交互通常在后台运行不必很快响应典型的批处理程序编译程序、科学计算实时进程(real-time process)有实时需求不应被低优先级的进程阻塞响应时间要短、要稳定典型的实时进程视频/音频、机械控制等交互式进程(interactive process)需要经常与用户交互因此要花很多时间等待用户输入操作响应时间要快平均延迟要低于50~150ms典型的交互式程序shell、文本编辑程序、图形应用程序等Linux中的进程调度Linux既支持普通的分时进程也支持实时进程Linux中的调度是多种调度策略和调度算法的混合。什么是调度策略是一组规则它们决定什么时候以怎样的方式选择一个新进程运行Linux的调度基于分时和优先级随着版本的变化分时技术在不断变化Linux的进程根据优先级排队根据特定的算法计算出进程的优先级用一个值表示这个值表示把进程如何适当的分配给CPULinux中进程的优先级是动态的调度程序会根据进程的行为周期性的调整进程的优先级较长时间未分配到CPU的进程通常↑已经在CPU上运行了较长时间的进程通常↓相关的系统调用nicegetpriority/setprioritysched_getscheduler/sched_setschedulersched_getparam/sched_setparamsched_yieldsched_get_priority_min/sched_get_priority_maxsched_rr_get_intervalscheudle 函数schedule函数实现调度目的在运行队列中找到一个进程把CPU分配给它调用方法直接调用如sleep_on松散调用根据need_resched标记进程调度的时机(重点)中断处理过程(包括时钟中断、I/O中断、系统调用和异常)中直接调用schedule()或者返回用户态时根据 need_resched 标记调用schedule()内核线程可以直接调用schedule()进行进程切换也可以在中断处理过程中进行调度也就是说内核线程作为一类的特殊的进程可以主动调度也可以被动调度用户态进程无法实现主动调度仅能通过陷入内核态后的某个时机点进行调度即在中断处理过程中进行调度。用户态被动调度内核线程只有内核态没有用户态的特殊进程无需系统调用。插曲张银奎说程序进入内核态犹如人睡觉啦。这个笑话很有意思进程的切换为了控制进程的执行内核必须有能力挂起正在CPU上执行的进程并恢复以前挂起的某个进程的执行这叫做进程切换、任务切换、上下文切换挂起正在CPU上执行的进程与中断时保存现场是不同的中断前后是在同一个进程上下文中只是由用户态转向内核态执行区别是否是同一个进程进程上下文包含了进程执行需要的所有信息用户地址空间包括程序代码数据用户堆栈等控制信息进程描述符内核堆栈等硬件上下文(注意中断也要保存硬件上下文只是保存的方法不同)还有硬件上下文schedule()函数选择一个新的进程来运行并调用context_switch进行上下文的切换这个宏调用switch_to来进行关键上下文切换next pick_next_task(rq, prev);//进程调度算法都封装这个函数内部context_switch(rq, prev, next);//进程上下文切换switch_to利用了prev和next两个参数prev指向当前进程next指向被调度的进程进程代码切换代码分析(重点)第一节第二堂课位置kernel/sched/core.c如果想看到这里面详细的值可以使用gcc -O0试试待补充esp eip 切换 esp 先切换eip 再切换利用push eip call 起到了类似的call 作用但是灵活修改了eip 。/这点很牛/Linux系统的一般执行过程位置教程第二节第一讲最一般的情况正在运行的用户态进程X切换到运行用户态进程Y的过程在运行的用户态进程X 发生中断硬件完成以下save cs:eip/esp/eflags(current) to kernel stackload cs:eip(entry of a specific ISR) and ss:esp(point to kernel stack).SAVE_ALL //保存现场中断处理过程中或中断返回前调用了schedule()其中的switch_to做了关键的进程上下文切换标号1之后开始运行用户态进程Y(这里Y曾经通过以上步骤被切换出去过因此可以从标号1继续执行)已经变成Y进程上下文真是 庄周做梦restore_all //恢复现场iret - pop cs:eip/ss:esp/eflags from kernel stack继续运行用户态进程Y进程间的 几种特殊情况先普通 再特殊通过中断处理过程中的调度时机用户态进程与内核线程之间互相切换和内核线程之间互相切换与最一般的情况非常类似只是内核线程运行过程中发生中断没有进程用户态和内核态的转换2个内核线程之间切换cs段没有改变我用户进程和内核线程间切换内核线程主动调用schedule()只有进程上下文的切换没有发生中断上下文的切换与最一般的情况略简略没有发生中断也就是没有int 指令和iret指令喔创建子进程的系统调用在子进程中的执行起点及返回用户态如forkpre :parent next: child so next_ipret_from_fork ,不是switch_to中的标号1喔加载一个新的可执行程序后返回到用户态的情况如execvepreparentnext:execve产生的进程(记住execve也是系统调用)联想start_thread(execve内部),里面有修改进程上下文的内容喔所以以新的中断上下文返回开眼界 内核 舞女dancing girls vs Taxi girl0-3g3g-4g 内核态如果每个进程都有自己的内核栈如何切换原因是内核态下(3G以上空间)各进程的代码段/堆栈段是可以统一访问的借用老师的话内核是taxi内核是什么内核是各种中断处理过程和内核线程的集合 精炼啊 大道至简 道法自然Linux操作系统架构和系统执行过程概览操作系统的基本概念♦ 任何计算机系统都包含一个基本的程序集 合称为操作系统。– 内核(进程管理进程调度进程间通讯机 制内存管理中断异常处理文件系统I/O 系统网络部分)– 其他程序(例如函数库、shell程序、系统程序 等等)♦ 操作系统的目的– 与硬件交互管理所有的硬件资源– 为用户程序(应用程序)提供一个良好的执行 环境典型的Linux操作系统的结构围绕系统架构图最简单也是最复杂的操作ls 命令 就是 一讲 不简单有时间的话 可以看看strace换个角度 cpu执行指令 内存角度看某种程度上说cpu执行指令的演示很精彩后者就是在说进程地址空间本章要求 理解进程调度时机跟踪分析进程调度与进程切换的过程理解Linux系统中进程调度的时机可以在内核代码中搜索schedule()函数看都是哪里调用了schedule()判断我们课程内容中的总结是否准确验证使用gdb跟踪分析一个schedule()函数 验证您对Linux系统进程调度与进程切换过程的理解推荐在实验楼Linux虚拟机环境下完成实验。特别关注并仔细分析switch_to中的汇编代码理解进程上下文的切换机制以及与中断上下文切换的关系根据本周所学知识分析并理解Linux中进程调度与进程切换过程撰写一篇署名博客并在博客文章中注明“真实姓名(与最后申请证书的姓名务必一致) 原创作品转载请注明出处 《Linux内核分析》MOOC课程http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000029000 ”博客内容的具体要求如下题目自拟内容围绕对进程调度的时机和进程切换进行可以结合关键代码、实验截图、堆栈状态、CPU寄存器状态等博客内容中需要仔细分析进程的调度时机、switch_to及对应的堆栈状态等。总结部分需要阐明自己对“Linux系统一般执行过程”的理解其他可以找到一个ppt 讲 switch_to ,看寄存器变化吗mykernel其实就是一个简化版本的switch