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Linux內(nèi)核調(diào)度器的簡(jiǎn)介
Linux內(nèi)核調(diào)度器是操作系統(tǒng)中負(fù)責(zé)進(jìn)程調(diào)度的核心組件，它負(fù)責(zé)根據(jù)進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)、狀態(tài)等因素，決定哪個(gè)進(jìn)程應(yīng)該獲得CPU資源，在Linux系統(tǒng)中，常見的調(diào)度器有CFS(完全公平調(diào)度器)、SCHED_FIFO(先進(jìn)先出調(diào)度器)和SCHED_RR(時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度器)等，本文主要介紹CFS調(diào)度器的初始化過程。
CFS調(diào)度器的初始化步驟
1、定義調(diào)度器結(jié)構(gòu)體
首先需要定義一個(gè)調(diào)度器結(jié)構(gòu)體，用于存儲(chǔ)調(diào)度器的相關(guān)參數(shù)，結(jié)構(gòu)體中的成員包括：優(yōu)先級(jí)數(shù)組、時(shí)間片長(zhǎng)度、運(yùn)行隊(duì)列等。
struct cfs_scheduler {
int max_priority; // 最大優(yōu)先級(jí)
int *prio_array; // 優(yōu)先級(jí)數(shù)組
int timeslice; // 時(shí)間片長(zhǎng)度
int runnable; // 當(dāng)前可運(yùn)行隊(duì)列長(zhǎng)度
};
2、初始化優(yōu)先級(jí)數(shù)組
優(yōu)先級(jí)數(shù)組是一個(gè)整型數(shù)組，用于存儲(chǔ)每個(gè)進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)，在初始化過程中，需要為每個(gè)進(jìn)程分配一個(gè)唯一的優(yōu)先級(jí)，并將其存儲(chǔ)在數(shù)組中，通常情況下，優(yōu)先級(jí)越高的進(jìn)程越具有優(yōu)先權(quán)。
void init_prio_array(struct cfs_scheduler *sched) {
sched->max_priority = NR_PROCESSES; // 假設(shè)系統(tǒng)中最多有NR_PROCESSES個(gè)進(jìn)程
sched->prio_array = (int *)kmalloc(sizeof(int) * sched->max_priority, GFP_KERNEL);
if (!sched->prio_array) {
printk(KERN_ERR "Failed to allocate priority array
");
return;
}
for (int i = 0; i < sched->max_priority; i++) {
sched->prio_array[i] = i; // 為每個(gè)進(jìn)程分配一個(gè)唯一的優(yōu)先級(jí)
}
}
3、初始化時(shí)間片長(zhǎng)度和運(yùn)行隊(duì)列
在CFS調(diào)度器中，每個(gè)進(jìn)程都有一個(gè)時(shí)間片，表示該進(jìn)程在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)可以使用的CPU時(shí)間，時(shí)間片的長(zhǎng)度由系統(tǒng)參數(shù)timeslice決定，運(yùn)行隊(duì)列是一個(gè)鏈表，用于存儲(chǔ)等待CPU資源的進(jìn)程，初始化時(shí)，需要為運(yùn)行隊(duì)列分配足夠的內(nèi)存空間，并將所有進(jìn)程添加到隊(duì)列中。
void init_runqueue(struct cfs_scheduler *sched) {
sched->timeslice = HZ / 10; // 假設(shè)系統(tǒng)時(shí)鐘頻率為100MHz,時(shí)間片長(zhǎng)度為10ms
sched->runnable = kmalloc(sizeof(struct task_struct *) * NR_PROCESSES, GFP_KERNEL);
if (!sched->runnable) {
printk(KERN_ERR "Failed to allocate runqueue
");
return;
}
init_waitqueue_head(&sched->runqueue); // 初始化等待隊(duì)列頭結(jié)點(diǎn)
for (int i = 0; i < NR_PROCESSES; i++) {
INIT_LIST_HEAD(&sched->runqueue); // 將進(jìn)程添加到運(yùn)行隊(duì)列中
sched->runnable[i] = NULL; // 每個(gè)進(jìn)程的運(yùn)行隊(duì)列節(jié)點(diǎn)都指向NULL,表示該進(jìn)程尚未進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)
}
}
4、注冊(cè)調(diào)度器相關(guān)函數(shù)
在初始化完成后，需要將調(diào)度器相關(guān)的函數(shù)注冊(cè)到內(nèi)核中，以便在后續(xù)的進(jìn)程調(diào)度過程中調(diào)用這些函數(shù)，注冊(cè)進(jìn)程創(chuàng)建、退出等函數(shù)。
int register_cfs_scheduler(void) {
extern void schedule(); // CFS調(diào)度器的主要調(diào)度函數(shù)
extern int init_process(void); // 初始化進(jìn)程的函數(shù)原型聲明
extern void exit_process(void); // 結(jié)束進(jìn)程的函數(shù)原型聲明
extern int create_process(void); // 創(chuàng)建新進(jìn)程的函數(shù)原型聲明
extern void destroy_process(void); // 銷毀進(jìn)程的函數(shù)原型聲明
/* ... 其他調(diào)度器相關(guān)函數(shù)的注冊(cè) ... */
}
相關(guān)問題與解答
1、為什么CFS調(diào)度器要使用優(yōu)先級(jí)隊(duì)列作為運(yùn)行隊(duì)列？為什么不直接使用鏈表？
答：優(yōu)先級(jí)隊(duì)列具有更好的性能特性，在插入和刪除元素時(shí)，其時(shí)間復(fù)雜度為O(log n),而鏈表的時(shí)間復(fù)雜度為O(1)，優(yōu)先級(jí)隊(duì)列可以自動(dòng)根據(jù)元素的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行排序，無(wú)需手動(dòng)維護(hù)，使用優(yōu)先級(jí)隊(duì)列作為運(yùn)行隊(duì)列可以提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和吞吐量。
標(biāo)題名稱：linux中內(nèi)核調(diào)度器如何初始化設(shè)置
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