程序的排程概述

程序排程概述

多工處理機制是需要進行程序排程的本質原因。

cpu的資源是有限的，因此需要使用排程器來為執行緒分配cpu資源。排程器的主要目的是解決

cpu爭用的問題，使得每個程序可以按照一定的規則進行執行。

那麼如何來分配cpu的執行時間呢？比較傳統和樸素的想法就是給每個程序分配優先順序，

根據優先順序來分配時間片。優先順序高的時間片分配的比較多，優先順序低的分配的時間片比較少。

由於現在計算機都是多工併發處理的，所以cpu需要將時間劃分為週期，乙個週期也就是一段時間。

將這一段時間按照優先順序分配給程序。等到所有的程序執行完所有的時間之後，開啟下乙個週期。

這也是比較經典的程序排程方法。linux2.4使用的是經典的排程策略，

到linux2.6則使用o(1)排程策略的主要思想都是一致的。

總結上面經典方法涉及到以下關鍵點：

1 給程序分配優先級別。

2 時間片如何分配

3 將分配好的程序組織起來進行存放。

4 在組織好的程序內部選擇最優的程序。

程序優先順序

優先順序與程序類別有關，程序分為以下幾類：

1 硬實時程序，此類進行對時間的要求比較高，必須在規定的時間內進行相應

2 軟實時程序，對時間要求也很到，但及時不響應，也不會世界末日。

3 普通程序（io密集形和計算密集形式）

其中硬實時程序和軟實時程序的優先順序比較高（0-99）

普通程序的優先順序（100-140）

實時程序的優先順序要高於普通程序的優先順序。

nice值：提供給使用者態可以動態修改的值，nice值越大，優先順序越低。

nice值越小，優先順序越高。

（-20-19）nice值和程序優先順序具有一定的對應關係。**定義如下所示：

#define max_user_rt_prio    100

#define max_rt_prio max_user_rt_prio
#define max_prio (max_rt_prio + 40)
#define user_prio(p) ((p)-max_rt_prio)
#define max_user_prio (user_prio(max_prio))
#define nice_to_prio(nice) (max_rt_prio + (nice) + 20)

#define hz   1000    

#define def_timeslice (100 * hz / 1000)
#define scale_prio(x, prio) \max(x * (max_prio - prio) / (max_user_prio/2
), min_timeslice)
static unsigned int task_timeslice(task_t *p)

時間片也就越多。

普通程序有一類互動式程序，互動式程序要求計算機快速反應。這樣使用者的體驗比較好。

對於互動式程序，需要優先執行。方法就是對nice值進行動態調整，調整的依據就是判斷程序是不是

sleep的時間比較長，如果時間長，時間片也就用的少，時間片用的少則會提高nice值，來提高優先順序。

完全公平排程

經典排程方式以及o(1)排程方式存在一些既有的缺點，導致它的執行並不是很理想。

為了彌補經典排程方式的缺點，完全公平排程演算法出現。

完全公平排程演算法的核心就是：

vruntime = 實際執行時間 * 1024 / 程序權重                      (公式1)

實際執行時間=排程週期 * 程序權重 / 所有程序總權重（公式2）

將公式2代入到公式1 得到如下結果：

vruntime =排程週期 * 程序權重 / 所有程序總權重) * 1024 / 程序權重 = 排程週期 * 1024 / 所有程序總權重 

vruntime越**明程序執行的時間越短，需要給這樣的程序更多的執行時間。

在完全公平排程演算法中，所有的程序內部都有乙個變數sched_entity。所有的sched_entity都是通過紅黑樹進行組織的，這樣可以快速地找到要執行的程序。

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