多核系统线程调度优化与负载均衡研究

"这篇硕士论文深入探讨了基于多核系统的线程调度，作者为覃中，专业为计算机系统结构，指导教师为李毅，完成于2009年5月。论文主要研究了多核处理器的发展背景、相关技术以及调度策略的挑战。" 多核处理器的出现是为了解决单个处理器主频提升面临的能耗和散热问题。随着半导体工艺的局限，研究人员转向了多核架构，它允许多个线程同时执行，显著提升了处理器性能。论文详细介绍了三种多核处理器技术：同时多线程（Simultaneous Multithreading，SMT），片上多处理器（Chip MultiProcessor，CMP）和片上多线程（Chip Multiple Threading，CMT），它们各自提供了不同的并行处理能力。 论文重点研究了Linux 2.6内核的O(1)调度算法，这是一种高效的调度策略，通过runqueue数据结构和bitmap技术，减少了查找下一个进程的时间复杂度，优化了时间片的再分配和动态优先级计算。然而，作者也指出O(1)调度器存在的问题，如未充分考虑进程迁移的代价、进程相关性和轻微负载不平衡情况下的负载均衡。 为解决这些问题，论文提出了一种负载均衡的通用模型，用四元组<E，T，L，S>表示，其中E代表事件，T表示时间，L是负载评价因子，S是调度策略因子。通过对Linux负载均衡系统的深入分析，尤其是其负载评价和调度策略，论文针对Linux调度器忽视进程迁移成本的缺陷，设计了一种基于资源利用率的负载均衡算法。该算法通过评估CPU和内存利用率来决定哪些进程应迁移，并通过统计系统中的过载和轻载CPU来实现更有效的负载分布。 这篇论文全面研究了多核系统中的线程调度，深入分析了现有调度策略的优势与不足，并提出改进措施，旨在提升多核系统中任务调度的效率和性能。