【进程调度】Linux内核的进程调度队列--runqueue

简介: 【进程调度】Linux内核的进程调度队列--runqueue

前言

在了解进程的基本概念后,我们已经清楚一个进程到底是什么了,那么一个进程又是如何被调度的呢?这个过程发生了神呢

runqueuer

runqueue运行队列是Linux系统内核中非常重要的一个组成部分。它是用于管理所有的进程和线程的队列,使它们能够按照特定的优先级被调度执行。

上图是Linux2.6内核中进程队列的数据结构

其中runqueue维护了一个活动队列,和一个过期队列。

活动队列


活动队列维护了正在运行时间片还没有结束的进程,按照优先级放在该队列。

nr_activeb表示总共有多少个运行状态的进程

queue[140]:其中每一个元素都是一个task_struct指针,指向一个队列的首元素。每一个队列都表示一个优先级,queue下标表示的就是优先级。比如一个正在运行的进程的优先级为1,那么这个进程就在队列queue[1]中。

当我们需要在这个queue[]队列数组中找一个进程被CPU执行时。操作系统会在这个数组中从头开始,也就是从优先级最高的队列开始,找到第一个非空的队列。再在这个队列中运行第一个进程,于是这样就完成了一次进程调度。

那系统是如何找到这个“第一个非空进程队列”的呢?

于是我们就可以借用long bitmap[5]这个数组了。

把bitmap当成一个01序列的位图,一共有32*5=160个比特位。第n位比特位为1,表示queue第n个元素指向的队列非空。

于是,我们可以遍历整个bitmap数组,如果bitmap[0]为0,则意味着前32个比特位都是0,也意味着queue前32个元素都是空。直到遇到bitmap[i]>0,再去遍历这个bitmap[i]的二进制位,遇到1就结束。

相比于遍历queue去找到第一个非空进程队列,这样用位图的方式,遍历一次就能筛选32个比特位,也就是32个为空的队列,无疑大大提升了效率。

过期队列

过期队列和活动队列结构一模一样 ,只不过过期队列上的queue里的指针指向的是时间片耗尽的进程。当活动队列上的进程时间片耗尽了就会调出到过期队列。

值得注意的是,当活动队列的所有进程都被处理完的时候,会重新分配给过期队列中的进程时间片。

active指针和expired指针

在runqueue里,active指针永远指向活动队列,相反,expired指针永远指向过期队列。

由于活动队列中的进程只出不进,越来越少。过期队列中的进程,只进不出,越来越多。

当活动队列中的进程都被调度完了之后,一部分进程已经完全运行结束,一部分进程则是回到过期队列等待下次被调度。此时交换active指针和expired指针的内容,原来的过期队列被赋予“生命”成为新的活动队列,继续被调度。原来的活动队列则成为过期队列,接收那些还想被调度但是没有CPU时间片的进程,并等待下一次成为活动队列。

总结:

至此我们清楚了系统是如何查找一个合适的进程被CPU调度的,这种调度算法的时间复杂度是O(1)的,不随着进程的增多而导致时间成本的增加,我们将其称之为进程调度O(1)算法

相关文章
|
1月前
|
算法 Linux 调度
深入理解Linux操作系统的进程管理
本文旨在探讨Linux操作系统中的进程管理机制,包括进程的创建、执行、调度和终止等环节。通过对Linux内核中相关模块的分析,揭示其高效的进程管理策略,为开发者提供优化程序性能和资源利用率的参考。
69 1
|
1天前
|
消息中间件 Linux
Linux:进程间通信(共享内存详细讲解以及小项目使用和相关指令、消息队列、信号量)
通过上述讲解和代码示例,您可以理解和实现Linux系统中的进程间通信机制,包括共享内存、消息队列和信号量。这些机制在实际开发中非常重要,能够提高系统的并发处理能力和数据通信效率。希望本文能为您的学习和开发提供实用的指导和帮助。
35 20
|
7天前
|
Ubuntu Linux 开发者
Ubuntu20.04搭建嵌入式linux网络加载内核、设备树和根文件系统
使用上述U-Boot命令配置并启动嵌入式设备。如果配置正确,设备将通过TFTP加载内核和设备树,并通过NFS挂载根文件系统。
42 15
|
21天前
|
存储 监控 Linux
嵌入式Linux系统编程 — 5.3 times、clock函数获取进程时间
在嵌入式Linux系统编程中,`times`和 `clock`函数是获取进程时间的两个重要工具。`times`函数提供了更详细的进程和子进程时间信息,而 `clock`函数则提供了更简单的处理器时间获取方法。根据具体需求选择合适的函数,可以更有效地进行性能分析和资源管理。通过本文的介绍,希望能帮助您更好地理解和使用这两个函数,提高嵌入式系统编程的效率和效果。
89 13
|
28天前
|
SQL 运维 监控
南大通用GBase 8a MPP Cluster Linux端SQL进程监控工具
南大通用GBase 8a MPP Cluster Linux端SQL进程监控工具
|
1月前
|
算法 Linux
深入探索Linux内核的内存管理机制
本文旨在为读者提供对Linux操作系统内核中内存管理机制的深入理解。通过探讨Linux内核如何高效地分配、回收和优化内存资源,我们揭示了这一复杂系统背后的原理及其对系统性能的影响。不同于常规的摘要,本文将直接进入主题,不包含背景信息或研究目的等标准部分,而是专注于技术细节和实际操作。
|
1月前
|
存储 缓存 网络协议
Linux操作系统的内核优化与性能调优####
本文深入探讨了Linux操作系统内核的优化策略与性能调优方法,旨在为系统管理员和高级用户提供一套实用的指南。通过分析内核参数调整、文件系统选择、内存管理及网络配置等关键方面,本文揭示了如何有效提升Linux系统的稳定性和运行效率。不同于常规摘要仅概述内容的做法,本摘要直接指出文章的核心价值——提供具体可行的优化措施,助力读者实现系统性能的飞跃。 ####
|
1月前
|
缓存 监控 网络协议
Linux操作系统的内核优化与实践####
本文旨在探讨Linux操作系统内核的优化策略与实际应用案例,深入分析内核参数调优、编译选项配置及实时性能监控的方法。通过具体实例讲解如何根据不同应用场景调整内核设置,以提升系统性能和稳定性,为系统管理员和技术爱好者提供实用的优化指南。 ####
|
13天前
|
Java Linux API
[JavaEE]———进程、进程的数据结构、进程的调度
操作系统,进程任务,PCB,PID,内存指针,文件描述符表,进程的调度,并发编程,状态,优先级,记账信息,上下文
|
Linux API 调度
Linux中的阻塞机制及等待队列
[原文有一些录入造成的错字,转载时做了修改] 阻塞与非阻塞是设备访问的两种方式。驱动程序需要提供阻塞(等待队列,中断)和非阻塞方式(轮询,异步通知)访问设备。在写阻塞与非阻塞的驱动程序时,经常用到等待队列。
281 0
Linux中的阻塞机制及等待队列