第1个回答 2018-04-10
今天让我们来一起了解一下linux cpu的进程调度,对于linux服务器,通常会碰到2个问题
1、实时性,有什么办法能确保某一个进程能优先运行、并且不受时间片的限制,只有等待它运行完了,其它进程才能运行?
2、多核cpu,有什么办法能够自定义,绑定某些进程在某些cpu上?
那么在探讨这俩问题之前,先来了解一下linux进程调度基础知识。
多任务系统分为2类。
非抢占式多任务:除非进程自己主动停止运行,否则它会一直执行;
抢占式多任务:有调度程序来决定什么时候停止某一进程的运行,以便其它进程能够得到执行机会。linux采用的是此种方式。
进程对于处理的使用上,也分为2类:
I/O消耗型:有大量的磁盘、网络io操作,这种进程,其大部分时间都堵塞在io请求及其响应上;
处理器消耗型:这种程序大部分是算法很复杂,一个极端的例子就是while(1),死循环。
高优先级的进程,先运行,并且其享用的时间片较长。低优先级进程则反之。
时间片:
过大、等待时间长,过小、进程切换频繁。默认时间片20ms。
调度的公平性
在支持多进程的系统中,理想情况下,各个进程应该是根据其优先级公平地占有CPU。而不会出现谁运气好谁占得多这样的不可控的情况。
linux实现公平调度基本上是两种思路:1、给处于可执行状态的进程分配时间片(按照优先级),用完时间片的进程被放到过期队列中。等可执行状态的进程都过期了,再重新分配时间片;2、动态调整进程的优先级。随着进程在CPU上运行,其优先级被不断调低,以便其他优先级较低的进程得到运行机会;后一种方式有更小的调度粒度,并且将公平性与动态调整优先级两件事情合二为一,大大简化了内核调度程序的代码。因此,这种方式也成为内核调度程序的新宠。强调一下,以上两点都是仅针对普通进程的。而对于实时进程,内核既不能自作多情地去动态调整优先级,也没有什么公平性可言。
一个有趣的例子:
一个系统,2个进程,一个文字编辑、一个视频编码。前者是I/O消耗型,后者处理器消耗型。那么处理器在对待这两种进程是如何分配优先级和时间片的呢。
首先,文字编辑,其大部分时间都在I/O等待上,需要对用户的请求及时响应,所以其优先级高,并且时间片长。当有用户请求时,会中断视频编码的运行。当需要等待I/O响应时,会及时交出时间片,给视频编码用。
相反,视频编码,优先级低,时间片短。
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好,基本知识介绍完了,下面来回答开篇提的2个问题。
linux两种实时调度策略:
SCHED_NORMAL:普通调度策略,平时我们所使用,基于时间片的抢占式调度策略。
SCHED_FIFO:先入先出调度,不使用时间片,一旦一个SCHED_FIFO级进程处于可执行状态,就会一直执行下去,直到它自己受阻塞或显式地释放cpu为止。FIFO比NORMAL优先级高,只有较高优先级的SCHED_FIFO或SCHED_RR任务才能抢占SCHED_FIFO任务。
SCHED_RR:和SCHED_FIFO类似,但是使用时间片,其优先级比SCHED_NORMAL高。当SCHED_RR时间片耗尽,相同优先级的其它实时进程会被轮流调度,注意是相同优先级的实时进程。换句话说,当其时间片耗尽,只有相同优先级的SCHED_FIFO和SCHED_RR可以被cpu调度,而低优先级的SCHED_NORMAL是不会被轮流到的。当然高优先级的实时进程,可以抢占。
实时优先级范围0~99,99是最高优先级。可以通过函数sched_get_priority_max获取。
总结:实时调度,可以使用SCHED_FIFO和SCHED_RR,区别是前者没有时间片,知道其运行完毕或受阻塞,后者有时间片,时间片耗尽,cpu可以交给同优先级的实时任务使用。
说了一大堆,到底如何设置实时调度策略,函数有哪些呢?
nice() //设置进程的nice值sched_setscheduler()//设置进程的调度策略sched_getscheduler()//获取进程的调度策略sched_setparam()//设置进程的实时优先级sched_getparam()//获取进程的实时优先级sched_get_priority_max()//获取实时优先级最大值sched_get_priority_min()//获取实时优先级最小值sched_rr_get_interval()//获取进程时间片sched_setaffinity()//设置进程处理器的亲和力sched_getaffinity()//获取进程处理器的亲和力sched_yield()//暂时让出处理器
设置实时调度策略SCHED_FIFO例子:
intrtsched_set_my_realtime_priority (int32_t prio) { struct sched_param schp; if (sched_getparam(0, &schp) < 0) { return(-1); } schp.sched_priority = prio; if (sched_setscheduler(0, SCHED_FIFO, &schp) < 0) { return(-1); } return(1);}绑定指定cpu的例子:
intrtsched_setaffinity_by_name(int32_t cpuid){ cpu_set_t mask; CPU_ZERO(&mask); CPU_SET(cpuid, &mask); sched_setaffinity(0, sizeof(cpu_set_t), &mask); return 1;}这是一个绑定cpu的例子,系统默认进程可以在任何一个cpu上运行,但为了保证某些进程的实时性,把它绑定在某个空闲cpu上运行也是很有必要的。
放弃cpu
好了,绑定cpu,设定优先级,都保证了某个进程的实时性,那么如果我们想暂时放弃其实时性,让其让出cpu,让别的进程运行一会,有什么办法呢?
可以调用函数sched_yield(),其将进程从活动队列移到过期队列中,交出其占用的cpu,需要注意的是,对于实时进程,不是将其放倒过期队列中,而是放到优先级队列的最后面。而不会放到过期队列中去。