linux cpu调度机制

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Linux SMP内核调度机制实现原理分析

作者：任强

来源：《中华建设科技》2016年第08期

【摘要】本文通过对Linux不同版本调度机制的研究，分析对SMP的支持能力。并分析不同版本的调度机制、算法对SMP性能的影响。支持SMP的Linux的逐步完善过程中所积累的经验及成果，无论在理论上还是实践上，都为其他嵌入式操作系统实现SMP架构提供了很好的借鉴作用。因此，深入分析Linux SMP系统的实现原理，对后续其他嵌入式操作系统实现SMP架构能够提供理论支持和实践依据。

【关键词】Linux；SMP；调度；内核

Linux从2.0版本开始增加对于SMP的支持，最初的实现较为简单，以后随着版本更新，SMP的实现也逐步趋于完善。

1. 本文主要对Linux 2.4和2.6版本的内核调度机制进行深入分析

1.1Linux2.2以前的内核中，SMP是在用户级实现，Linux内核本身并不能因有多个处理器核而得到加速。而在Linux 2.4内核以后，SMP在内核级实现，使用多处理器核可以加快内核的处理速度。目前的Linux 2.6有以下优点：采用时间复杂度为O（1）的调度算法，调度器开销恒定，与当前系统负载无关，实时性能更好；锁粒度大幅度减小；优化了计算密集型的批处理作业的调度；系统负载重的情况下，调度器也能发挥良好的性能。这些使得系统性能和实时性都有了很大的改善。

1.2Linux 2.4的调度机制的特点主要有两个：内核不可抢占以及调度算法简单高效。在Linux 2.4中，内核是不可抢占的，即进程在内核态执行时，它不能被任意挂起，也不能被另一个进程代替，除非进程自己放弃处理器。一个最典型的例子就是内核进程中如果出现死循环并且进程不调用schedule（ ）进行任务切换，系统就会失去响应。此时尽管各种中断（包括时钟中断）仍然在响应，但却不会发生调度，其他进程（包括内核进程）都没有机会运行。Linux

第２９卷第３期　

ＶＯ１．２９　Ｎｏ．３　计算机工程与设计　

Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ｄｅｓｉｇｎ　２００８年２月　

Ｆｅｂ．２００８　

调度机制对ＣＰＵ—ＭＥＭ负载共享系统的性能影响　

刘　洋　，　率林峰　

（１．河南财经学院，河南郑州４５０００２；２．河南工业贸易职业技术学院，河南郑州４５００５２）　

摘　要：分布式系统中调度机制对负载共享系统性能有不同的影响。基于ＣＰＵ－ＭＥＭ的负载共享策略由于充分考虑了分布　

式系统中内存资源对系统性能的作用，从而大大降低了系统页失效的次数，提高了系统资源的利用率，最终使得整个分布　

式系统性能有了很大提高。在一般调度策略ＲＲ的基础上，基于ＣＰＵ—ＭＥＭ的负载共享，提出了一种节点调度策略——多内　存多时间片轮询策略（ＲＲ．ＭＭＭＣＳ），并在模拟实验中表明了ＲＲ－ＭＭＭＣＳ策略的优越性。讨论了任务的内存需求量和任务服　

务时间的变异特性对ＣＰＵ．ＭＥＭ负载共享策略以及ＲＲ．ＭＭＭＣＳ调度机制策略性能的影响，表明无论是对计算密集型任务还　是数据密集型任务，基于ＣＰＵ．ＭＥＭ负载共享策略和ＲＲ－ＭＭＭＣＳ调度机制策略有较高的效率和稳定的性能。　

关键词：调度策略；变异系数；处理器．存储器负载共享；数据密集负载；计算密集负载　

中图法分类号：ＴＰ３９３　文献标识码：Ａ　文章编号：１０００．７０２４（２００８）０３．０６３３．０６　

Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ　ｄｉｓｃｉｐｌｉｎｅ　ｏｎ　ｌｏａｄ　ｓｈａｒｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　

ＬＩＵ　Ｙａｎｇ　，ＬＩ　Ｌｉｎ—ｆｅｎｇ　

（１．Ｈｅｎａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｆｉｎａｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｃｏｎｏｍｉｃｓ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ　４５０００２，Ｃｈｉｎａ；　

２．Ｈｅｎａｎ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　ａｎｄ　Ｔｒａｄｅ　Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ　４５００５２，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ　ｓｃｈｅｍｅｓ　ｈａｖｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆｌｏａｄ　ｓｈａｒｉｎｇ　ｉｎ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　ｓｙｓｔｅｍｓ．Ｂｅｃａｕｓｅ　ｔｈｅ　ｌｏａｄ　ｓｈａｒｉｎｇ　ｐｏｌｉｃｙ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＣＰＵ・ｍｅｍｏｒｙ　ｈａｓ　ｍａｄｅ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｍｅｍｏｒｙ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｒｏｌｅ　ｉｎ　ｅｆｆｅｃｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｉｔ　ｃａｎ　ｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅ　

信息科技　中国科技信息２０１　４年第０２期・ＣＨＩＮＡ　ＳＣＩＥＮＣＥ　ＡＮＤ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　Ｊａｎ．２０１４　

基金项目：广东省高新区发展引导专项２０１２ＢＯ１ｏｇ０００６１；粤港关键领域重点突破项目２Ｏ１１Ａ０ｇ１２００００４　

李立军庄衍竖沈东凯　

华南理工大学，广东广州５１　０６４０　

Ｔｈｅ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｔａｓｋ　ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｕｓｅｒ　ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｉｎ　Ｌｉｎｕｘ　

Ｌｉ　Ｌｉｊｕｎ　Ｚｈｕａｎｇ　Ｙａｎｓｈｕ　Ｓｈｅｎ　Ｄｏｎｇｋａｉ　

Ｓｏｕｔｈ　Ｃｈｉｎａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ，Ｚｉｐ　Ｃｏｄｅ　５１　０６４０　

李立军　

１．概述　李立军（１　９　９　１一）　男．本科．研究方　向为图像处理：庄　衍竖（１　９９０－）男，　硕士研究生，研究　方向为图像处理：　沈东凯（１　９８８一）　男．硕士研究生，　研究方向为图像处　理。　摘要　如今，智能手机的普及率越来越高。在数字化的生活里，人们不仅仅满足于　手机的智能化操作，更追求系统运行的速度与效率，追求手机的节能与省　

电。而在大部分使用智能手机的人群中，以安卓系统为代表的群体占据了相　当一部分的比例。本文基于安卓手机的操作系统，对Ｌｉｎｕｘ系统的任务调度机　制增加了一种全新的功能，实现了系统对特定用户使用进程频率的识别、统　计以及高效率的调度。　

关键词　

智能化任务调度机制；用户使用频率　

Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｎｏｗａｄａｙｓ，ｔｈｅ　ｐｏｐｕｌａｒｉｔｙ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｍａｒｔｐｈｏｎｅｓ　ｈａｓ　ｂｅｃｏｍｅ　ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌｌｙ　ｈｉｇｈ．Ｉｎ　ｔｈｅ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｌｉｆｅ，ｐｅｏｐｌｅ　ｄｏ　ｎｏｔ　ｏｎｌｙ　ｂｅ　ｓａｔｉｓｆｉｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｓｍａｒｔ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｏｂｉｌｅ　ｐｈｏｎｅｓ，ｂｕｔ　ａｌｓｏ　ｐｕｒｓｕｅ　ｈｉｇｈ　ｒｕｎｎｉｎｇ　ｒａｔｅ　ａｎｄ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｍａｒｔｐｈｏｎｅｓ　ａｓ　ｗｅｌｌ　ａｓ　ｅｎｅｒｇｙ　ｓａｖｉｎｇ．　Ａｓ　ｆｏｒ　ｍｏｓｔ　ｐｅｏｐｌｅ　ｗｈｏ　ｏｗｎ　ｓｍａｒｔｐｈｏｎｅｓ，ａ　ｌａｒｇｅ　ｎｕｍｂｅｒ　ｏｆ　ｔｈｅｍ　ｕｓｅ　ａｎｄｒｏｉｄ　ｓｙｓｔｅｍ．　

第２５卷第４期　Ｖ０ｌ＿２５　Ｎｎ．４　企业技术开发　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＣＡＬ　ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮ３’ＯＦ　ＥＮＴＥＲＰＲＩＳＥ　２００６年４　Ａｐｒ．２００６　

基于Ｌｉｎｕｘ的实时调度机制的研究　

田杰，胡志刚　

（中南大学信息科学与上程学院，湖南长沙４１００８３）　

摘要：针对当前嵌入式Ｌｉｎｕｘ系统调度策略都比较单调，可扩展性不高，文章提出在Ｉ　ｉ　内核的调度机制中增加　面向应用调度框架的方法。为了提高嵌入式Ｉ，ｉｎｕｘ的实时性，文章借鉴了ＲＴ一“ｒｕＪｘ软中断模拟的思想，并且借鉴了　

提高内核可抢占性方法　关键词：嵌入式Ｌｉｎｕｘ；实时；进程调度；面向应用调度框架　中图分类号：ＴＰ３１６．２　文献标识码：Ａ　文章编号：１００６—８９３７（２００６）０４—００２５—０３　

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ　ｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｌｉｎｕｘ　

ＴＩＡＮ　Ｊｉｅ，ＨＵ　Ｚｈｉ—ｇａｎｇ　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇ　ａｔ　ｓｕｃｈ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｏｆ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｅｍｂｅｄｄｅｄ　Ｌｉｎｕｘ　ｓｙｓｔｅｍｓ　ａｓ　ｍｏｎｏｔｏｎｏｕｓ　ｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇ　ａｎｄ　ｐｏｏｒ　ｓｅａｌａｂｉｌｉｔｙ，ａｎ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｒｉｅｎｔｅｄ　ｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇ　ｆｒａｍｅｗｏｒｋ　ｉｓ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ　ａｎｄ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｔｏ　Ｌｉｎｕｘ　ｋｅｒｎｅ１．　Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ　ａ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｋｅｒｎｅｌ　ｐｒｅｅｉｎｐｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｍｂｅｄｄｅｄ　Ｌｉｎｕｘ　ｓｙｓｔｅｍ．Ａｎｄ　ｐａｒｔ　ｏｆ　ＲＴ－Ｌｉｎｕｘ　ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ　ａｒｅ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ａｎｄ　ｒｅａｌｉｚｅｄ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｍｂｅｄｄｅｄ　Ｌｉｎｕｘ；ｒｅａｌ—ｔｉＩｎｅ；ｐｒｏｃｅｓｓ　ｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇ；ａｐｐＩｉｃａｔｉ０ｎ　ｏｒｉｅｎｔｅｄ　ｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇ　ｆｒａｌｎｅｗｏｒｋ