操作系统-CPU调度

Posted 2021-01-10 yb38156

概念

控制、协调多个进程对CPU的竞争 

即按一定的调度算法从就绪队列中选择一个进程，把CPU的使用权交给被选中的进程

场景

N个进程就绪，等待上M（M>=1）个CPU运行，需要决策哪个进程分配给哪个CPU运行

解决

WHAT：调度算法（按什么原则选下一个），WHEN：调度时机（何时选），HOW：调度过程（被选中的进程如何上CPU运行）

具体

调度时机：内核对中断/异常/系统调用处理后返回用户态时（就绪队列的改变引发重新调度）

　　如进程正常终止（退出），进程由于错误终止（如abort异常），新进程创建，一个等待进程变就绪态（唤醒），一个进程由运行态变为就绪态

或阻塞态（等待或中断）

调度过程：进程切换，一个进程让出CPU，另一个占用CPU,包括对原进程状态的保存和新进程状态的恢复

　　举例：进程A下CPU，进程B上CPU，整个过程包括保存A的进程的上下文，修改进程A的状态（更新PCB），进程A移至合适队列，将B的状态

设置为运行态，从进程B的PCB中恢复上下文

一个重要概念：上下文切换开销

直接开销包括内核完成切换所用的CPU时间（保存和恢复寄存器，切换地址空间等）

间接开销包括高速缓存，缓冲区缓存，TLB失效

调度算法的衡量指标

吞吐量--每单位时间完成的进程的数目

周转时间--每个进程从提出请求到运行完成的时间

响应时间--从提出请求到第一次回应的时间

CPU利用率--CPU做有效工作的时间比列

等待时间--每个进程在就绪队列中等待的时间