【Linux】进程(8):Linux真正是如何调度的

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之前我们讲过,在大部分操作系统课本里面,进程的调度是将进程的pcb依次链入一个运行队列中,那Linux也是这样调度的吗?如果是这样的话,进程的优先级有什么用呢?

事实上,Linux调度不是将进程的pcb依次链入一个运行队列中。让我们来了解一下Linux是如何调度进程的

Linux系统中,每个CPU都有一个运行队列runquene

我们先看蓝色框框,nr_active: 总共有多少个运行状态的进程。

quene[140],它会为我们维护有140个队列的数组,它的完整结构是task_struct* queen[140]。Linux采用的是分时操作系统,在分时操作系统中,该数组只使用下标[100,139]这40个队列。你不觉得很巧合吗,Linux的优先级也有40个数字[60,99](默认的优先级是80,nice的范围是[-20,19])

下标为100的队列放的是优先级为60的进程,下标为101的队列放的是优先级为61的进程......下标为139的队列放的是优先级为99的进程(队列的下标和进程的优先级之间差40)

所以如果有一个优先级为60的进程,那么先加40=100,然后将进程链入下标为100的队列中,有多少进程就往后链入多少进程

所以如果我们想找到一个优先级为60的进程,那么直接+40=100,找到下标为100的队列,再从链入该队列的进程中一个一个往后找就可以了。可是如果我们想找一个进程,v它的优先级是80,,我们难道就要从下标为100的队列开始遍历,一直遍历到下标为120的队列才可以吗?

不需要。Linux中还为我们准备了bitmap[5],也是在蓝色框框里,它的完整结构是long bitmap[5]。为什么有5个元素呢?

为什么要与140比呢?不要将long理解成类型,将它理解为32个比特位,每个比特位都代表对应下标的队列中有没有链入进程,如果有,那么该比特位为1;如果没有,则为0。我们上面的图里只画了对应下标[100 ,139]的比特位。

可能有人会说了,那这不还是要遍历吗,看每一个下标对应的比特位是否为0?其实不用,我们可以32位一起查,如果bitmap[0]==0,说明前32个比特位全为0,所以对应下标的队列都没有进程。

Linux中以上述方法查找进程,它的时间复杂度几乎为O(1)

再来看红色框框,我们发现,红色和蓝色框框怎么是一样的?其实它们是同一个结构体的2个变量array[0]和array[1]

运行队列runquene中还有2个指针需要我们了解:active和expired。active指针默认指向array[0],expired指针默认指向array[1]。CPU在找进程的时候,不是直接访问array[0]或array[1]的quene[140]的,而是找到active指针,指针指向的是哪个,CPU就访问哪个的quene[140]。这么说,难道active指针还会变化,指向array[1]吗?是的,让我们接着往下看

假如此时active指针指向array[0],那么CPU调度进程时,就访问array[0]的quene[140],这时array[0]的quene[140]的队列只出不进:进程结束,就从CPU上剥离进程的pcb;时间片到了,不再链入本quene[140],而是链入另一个quene[140]对应的队列;如果有新的进程,那么也不再链入本quene[140],而是链入另一个quene[140]对应的队列

等到本quene[140]中没有进程了,就将active指向array[1],让empired指向array[0],CPU运行进程时,就访问array[1]的quene[140],此时它就变成了只出不进,另一个就是只进不出


好了,那么本篇博客就到此结束了,如果你觉得本篇博客对你有些帮助,可以给个大大的赞👍吗,感谢看到这里,我们下篇博客见❤️

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