【现代操作系统】笔记 3

CPU调度

定义：控制、协调进程对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使用权转交。若没有就绪进程，则安排一个空闲系统进程或者idle进程

系统场景：

N个就绪进程，等待CPU

多个CPU

决策（给哪个进程分配哪个CPU）

解决问题：

调度算法、调度时机、如何调度（切换）

进程切换工作内容：（对原来运行进程各种状态的保持和对新进程状态的恢复）

切换全局页目录以加载新的地址空间-->切换内核栈和硬件上下文

上下文切开销：

直接开销（内核完成切换所用的CPU时间，包括保持和恢复寄存器、切换地址空间）

间接开销（高速缓存、缓冲区缓存、TLB）

CPU调度算法

衡量指标：吞吐量、周转时间、响应时间、CPU利用率（越多越好）、等待时间

进程优先级\枪占式与非抢占式\IO密集型与CPU密集型\时间片

时间片影响因素：进程切换开销、对响应时间的要求、就绪进程个数、CPU能力、进程的行为

批处理系统中调度算法（指标：吞吐量、周转时间、CPU利用率）：

先来先服务、最短作业优先、最短剩余时间优先、最高响应比优先

交互式系统调度算法（指标：响应时间）：

时间片轮转、最高优先级调度、多级反馈队列、最短进程优先

多级反馈调度算法：

综合调度算法

各种调度算法比较总结：

多处理器调度算法设计：

选择哪个进程执行、在哪个CPU执行、进程在多CPU之间迁移时开销（使进程尽可能在同一CPU上执行）、负载均衡

典型系统采用的调度算法

UNIX 动态优先算法

5.3BSD 多级反馈队列法

linux 抢占式调度

windows 基于优先级的抢占式多任务

solaris 综合调度算法

windows 线程调度：

调度单位是线程，采用动态优先级的抢占式调度，结合时间配额的调整

　　就绪线程按优先级进入相应队列

　　系统总是选择优先级最高额就绪线程运行

　　同一优先级的各线程按时间片轮转进行调度

　　多CPU系统中允许多个线程并行允许

线程调度的条件：

线程优先级改变、一个线程改变了它的亲和处理机集合（允许此进程允许的CPU）

windows使用32个优先级，分为三类：

实时优先级（16-32，不可变）、可变优先级（1-15，可变，基本优先级和当前优先级）系统线程（0，零页线程，用于对系统中空闲物理页面清零）

主动切换、抢占、时间片用完

线程优先级提升与时间配额调整（调大）

5种情况提升线程的当前优先级：

　　I/O操作完成

　　信号量或事件等待结束

　　前台进程汇总线程完成一个等待操作

　　由于窗口活动而唤醒窗口线程

　　线程处于就绪态超过了一定时间还没运行（饥饿）

　　

windows中线程优先级提升只针对可变优先级：