Linux内核进程调度详解
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更新于2024-08-08
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"UNIX内核进程调度的细节"
在UNIX操作系统中,进程调度是核心功能之一,它决定了哪个进程能够在任何给定时刻获得CPU的执行权。这篇文档详细探讨了Linux内核(作为UNIX的一个变体)中进程调度的细节。
在UNIX内核中,进程可以处于多种状态,这些状态直接影响调度程序的行为。主要的状态包括:
1. **TASK_RUNNING**:这是进程可以运行的状态,意味着进程正在执行或者准备执行。如果进程处于这个状态,调度器会根据其counter值选择下一个运行的进程。
2. **TASK_INTERRUPTIBLE**:这个状态的进程处于休眠,但可以被信号唤醒。例如,当进程等待I/O操作完成时,它可能会进入此状态。如果收到信号,进程将变为TASK_RUNNING,准备再次运行。
3. **TASK_UNINTERRUPTIBLE**:与上一种状态类似,但在此状态下,进程不会响应信号。通常需要通过`wake_up()`函数唤醒这类进程。
在Linux中,每个进程的信息被存储在一个名为`task_struct`的数据结构中,定义在`/usr/src/linux/include/linux/sched.h`文件里。这个结构包含了关于进程运行环境的大量信息,如进程状态、counter值等。`do_fork()`函数,位于`/usr/src/linux/fork.c`,负责在创建新进程时分配和初始化这个结构。
`task_struct`中的counter字段对于进程调度至关重要。counter值高的进程在调度时更有可能被选中运行。counter的范围通常在0到70之间,但在特定情况下可能超出这个范围。
调度程序会在以下四种主要情况下迫使当前进程让出CPU:
1. **I/O请求**:当进程发起I/O操作,比如读写磁盘,由于操作耗时,进程会进入非运行状态,释放CPU给其他进程。
2. **信号处理**:进程可能会因收到信号(如调用`pause()`、`sigsuspend()`或被`ptrace()`中断)而暂停,此时调度器会寻找新的进程运行。
3. **硬件中断**:硬件设备的中断会唤醒等待该事件的休眠进程。如果被唤醒的进程counter值更高,调度器会进行上下文切换。
4. **主动让出CPU**:有些进程可能会自愿让出CPU,例如在某些同步原语(如互斥锁)中,以允许其他进程运行。
理解这些细节对于优化系统性能、调试多线程应用程序以及深入学习操作系统原理都非常重要。进程调度的策略直接影响着系统的响应时间和整体效率。在实际的UNIX和Linux系统中,调度算法可能会有所不同,但基本原理和这些描述保持一致。
2022-06-23 上传
2023-11-10 上传
2023-06-01 上传
2023-10-31 上传
2023-06-09 上传
2023-07-25 上传
2023-08-11 上传
2023-10-26 上传
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