操作系统处理器调度实验

操作系统处理器调度实验是为了帮助学生加深对处理器调度工作的理解而设计的实验。在多道程序设计的系统中，有多个进程同时处于就绪状态，当就绪状态进程个数大于处理器数时，就必须依照某种策略来决定哪些进程优先占用处理器。该实验模拟在单处理器情况下处理器调度，让学生通过实践了解处理器调度的工作原理和实现方式。实验内容包括实验题目、程序中使用的数据结构及符号说明、流程图、完整代码等。其中，设计一个按优先数调度算法实现处理器调度的进程是实验的重点。该算法根据进程的优先数来决定哪个进程先占用处理器，优先数越高的进程越先被执行。

相关问题

解释操作系统实验处理器调度的代码解释

理解操作系统实验中处理器调度的代码需要先了解操作系统调度算法的基本原理和实现方法。

在操作系统中，调度算法决定了如何分配CPU资源给正在运行的进程或线程，以及如何在不同的进程或线程之间进行切换。常见的调度算法包括先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、时间片轮转（RR）等。其中，时间片轮转算法是一种基于时间片的抢占式调度算法，操作系统实验中的处理器调度代码就是基于这种算法实现的。

下面是处理器调度代码的解释：

void scheduler() {
    struct proc *p;
    int i;
    for(;;) {
        // 遍历所有进程，找到可运行的进程
        sti(); // 允许中断
        acquire(&ptable.lock); // 获取ptable锁
        for (i = 0, p = ptable.proc; i < NPROC; i++, p++) {
            if (p->state != RUNNABLE) {
                continue;
            }
            // 找到可运行的进程，切换上下文，开始运行
            curenv = p->env;
            p->state = RUNNING;
            swtch(&cpu->scheduler, curenv->env_pgdir);
            // 运行结束，切换回调度器
            curenv = NULL;
            p->state = RUNNABLE;
        }
        release(&ptable.lock); // 释放ptable锁
    }
}

这段代码包含了一个无限循环，每次循环会遍历所有进程，找到可运行的进程并切换上下文开始运行。具体来说，它的执行过程如下：

1. 遍历所有进程，找到可运行的进程。当进程处于RUNNABLE状态时，说明它已经准备好运行，可以被调度器调度执行。

2. 为了避免竞争条件，需要先获取ptable锁。由于是抢占式调度算法，所以在遍历进程的过程中需要允许中断（sti()）。

3. 找到可运行的进程后，就可以切换上下文，开始运行。这里使用了汇编语言的swtch()函数来实现上下文的切换。swtch()函数会保存当前CPU寄存器的状态，并加载新进程的上下文。

4. 运行结束后，切换回调度器。此时，当前进程的状态被设置为RUNNABLE，等待下一次被调度执行。

5. 最后，释放ptable锁，继续进行下一轮调度。

需要注意的是，这段代码只是处理器调度算法的核心代码，还需要在其他地方调用它。比如，在进程创建、进程终止、进程睡眠和进程唤醒等事件发生时，都需要调用处理器调度函数scheduler()。这样可以保证操作系统中的所有进程都能被正确地调度执行。

短视频传输调度算法的实验环境和设置

实验环境：
- 操作系统：Ubuntu 18.04 LTS
- 处理器：Intel(R) Core(TM) i7-8700K CPU @ 3.70GHz
- 内存：32GB

实验设置：
我们使用了三个主要的数据集进行实验，分别是：YouCook2，Breakfast和ActivityNet Captions。每个数据集都包含了多个短视频。为了测试调度算法的性能，我们将每个视频分成固定大小的视频块，并将它们存储在不同的节点上。我们使用了两种不同的传输方式进行实验：点对点传输和基于内容分发网络（CDN）的传输。对于点对点传输，我们使用了一个具有高带宽和低延迟的网络拓扑。对于CDN传输，我们使用了一个具有多个缓存节点和一个中心服务器的网络拓扑。我们使用了四种不同的传输调度算法进行实验，分别是：最近邻算法，最小冗余算法，贪心算法和动态规划算法。我们记录了每种算法的传输时间，带宽利用率和延迟。