操作系统-Windows操作系统的线程调度了解这些

Posted 2021-01-11 yb38156

　　Windows操作系统支持内核级线程，调度单位是线程，它采用基于动态优先级的，抢占式调度，并结合时间配额的调整来完成调度

一、几个前提知识点

　　就绪线程按优先级进入相应的就绪队列

　　系统总是选择优先级最高的就绪线程运行

　　同一优先级的各个线程按时间片轮转方式进行调度

　　多CPU系统中允许多个线程并行运行

二、调度时机

线程调度的引发条件，除了前面提到的公共的4种情况外还有以下两种

　　一个线程的优先级改变

　　一个线程改变了它的亲和处理机集合（线程可以被处理的处理机的集合，比如这个集合中增加了一个新的处理机）

　　前面提到的4种情况也列出来：

　　线程正常终止 或 由于某种错误而终止

　　新线程创建 或 一个等待线程变为就绪态

　　当一个线程由运行态线程变为就绪态

　　当一个线程由运行态进入阻塞态

三、线程优先级（重要）

　　Windows使用的三类共32个线程优先级：（优先级和优先数自行查阅概念）

　　　　实时优先级：16-31（一旦确定优先级不再改变）

　　　　可变优先级：1-15（优先级可以在一定范围内升高或降低，分为基本优先级和当前优先级）

　　　　系统线程：0（物理内存清零的操作等）

四、时间配额：加粗加硬，理解这个概念非常重要

　　时间配额不是一个时间长度值，而是一个被称为配额单位的整数值

　　一个线程用完了自己的时间配额时，如果没有其他相同优先级的线程，Windows将重新给该线程分配一个新的时间配额使其继续运行

五、调度策略

1、主动切换

　　一个正在运行态的线程由于等待I/O结果进入阻塞态，让出CPU，调度程序从就绪队列选择一个新的线程上CPU运行

2、抢占

　　如果刚才被阻塞的线程被唤醒，由于他的优先级高，会抢占CPU取运行，被抢占的线程回到就绪队列

　　当线程被抢占时，它被放回相应优先级的就绪队列的队首

　　处于实时优先级的线程被抢占时，时间配额被重置为一个完整的时间配额

　　处于可变优先级的线程被抢占时，时间配额不变，重新得到CPU后将运行剩下的时间配额

3、时间配额用完

　　时间配额用完的线程，如果优先级降低了，Windows将选择一个优先级更高的线程上CPU

　　优先级没有降低的情况下，

　　　　如果队列中有其他的就绪线程，则选择下一个线程执行，A回到原来就绪队列的末尾

　　　　如果队列中没有其他的就绪线程，系统会给当前线程重新分配一个新的时间配额，让他继续运行

六、优化方案

提升优先级的情况（只针对可变优先级1-15的线程）

　　线程处于就绪态超过了一定的时间还没有运行 (俗称饥饿)

　　完成I/O操作的线程

　　前台进程中的线程完成一个等待操作

　　由于窗口活动而唤醒窗口线程

　　信号量或事件等待结束

特别的，"饥饿线程"的优先级提升

　　系统线程"平衡集管理器"每秒钟扫描一次就绪队列，发现是否存在等待时间超过300个时钟中断间隔的线程

平衡集管理器将这些线程的优先级提升到15，并分配它一个长度值为正常值4倍的时间配额，被提升的线程用完

它的时间配额后立即衰减到它原先的基本优先级