《進(jìn)程調(diào)度》PPT課件

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1、Wax526@163.comLinux內(nèi)核分析-2Linux系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Linux內(nèi)核組成Linux內(nèi)核主要由五個子系統(tǒng)組成：進(jìn)程調(diào)度，內(nèi)存管理，虛擬文件系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)接口，進(jìn)程間通信。(1)進(jìn)程調(diào)度（SCHED）:控制進(jìn)程對CPU的訪問。當(dāng)需要選擇下一個進(jìn)程運行時，由調(diào)度程序選擇最值得運行的進(jìn)程?？蛇\行進(jìn)程實際上是僅等待CPU資源的進(jìn)程，如果某個進(jìn)程在等待其它資源，則該進(jìn)程是不可運行進(jìn)程。Linux使用了比較簡單的基于優(yōu)先級的進(jìn)程調(diào)度算法選擇新的進(jìn)程。Linux內(nèi)核功能(2)內(nèi)存管理（MM）允許多個進(jìn)程安全

2、的共享主內(nèi)存區(qū)域。Linux的內(nèi)存管理支持虛擬內(nèi)存，即在計算機(jī)中運行的程序，其代碼，數(shù)據(jù)，堆棧的總量可以超過實際內(nèi)存的大小，操作系統(tǒng)只是把當(dāng)前使用的程序塊保留在內(nèi)存中，其余的程序塊則保留在磁盤中。必要時，操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)在磁盤和內(nèi)存間交換程序塊。內(nèi)存管理從邏輯上分為硬件無關(guān)部分和硬件有關(guān)部分。硬件無關(guān)部分提供了進(jìn)程的映射和邏輯內(nèi)存的對換；硬件相關(guān)的部分為內(nèi)存管理硬件提供了虛擬接口。Linux內(nèi)核功能(3)虛擬文件系統(tǒng)（VirtualFileSystem,VFS）隱藏了各種硬件的具體細(xì)節(jié)，為所有的設(shè)備提供了

3、統(tǒng)一的接口，VFS提供了多達(dá)數(shù)十種不同的文件系統(tǒng)。虛擬文件系統(tǒng)可以分為邏輯文件系統(tǒng)和設(shè)備驅(qū)動程序。邏輯文件系統(tǒng)指Linux所支持的文件系統(tǒng)，如ext,fat等，設(shè)備驅(qū)動程序指為每一種硬件控制器所編寫的設(shè)備驅(qū)動程序模塊。Linux內(nèi)核功能(4)網(wǎng)絡(luò)接口（NET）提供了對各種網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的存取和各種網(wǎng)絡(luò)硬件的支持。網(wǎng)絡(luò)接口可分為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議部分負(fù)責(zé)實現(xiàn)每一種可能的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動程序負(fù)責(zé)與硬件設(shè)備通訊，每一種可能的硬件設(shè)備都有相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動程序。(5)進(jìn)程間通訊(IPC)支持進(jìn)程

4、間各種通信機(jī)制。Linux內(nèi)核功能各個子系統(tǒng)之間的依賴關(guān)系如下：處于中心位置的進(jìn)程調(diào)度，所有其它的子系統(tǒng)都依賴它，因為每個子系統(tǒng)都需要掛起或恢復(fù)進(jìn)程。一般情況下，當(dāng)一個進(jìn)程等待硬件操作完成時，它被掛起；當(dāng)操作真正完成時，進(jìn)程被恢復(fù)執(zhí)行。例如，當(dāng)一個進(jìn)程通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送一條消息時，網(wǎng)絡(luò)接口需要掛起發(fā)送進(jìn)程，直到硬件成功地完成消息的發(fā)送，當(dāng)消息被成功的發(fā)送出去以后，網(wǎng)絡(luò)接口給進(jìn)程返回一個代碼，表示操作的成功或失敗。其他子系統(tǒng)以相似的理由依賴于進(jìn)程調(diào)度。Linux內(nèi)核功能進(jìn)程調(diào)度與內(nèi)存管理之間的關(guān)系：這兩個子系

5、統(tǒng)互相依賴。在多道程序環(huán)境下，程序要運行必須為之創(chuàng)建進(jìn)程，而創(chuàng)建進(jìn)程的第一件事情，就是將程序和數(shù)據(jù)裝入內(nèi)存。?進(jìn)程間通信與內(nèi)存管理的關(guān)系：進(jìn)程間通信子系統(tǒng)要依賴內(nèi)存管理支持共享內(nèi)存通信機(jī)制，這種機(jī)制允許兩個進(jìn)程除了擁有自己的私有空間，還可以存取共同的內(nèi)存區(qū)域。?虛擬文件系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)接口之間的關(guān)系：虛擬文件系統(tǒng)利用網(wǎng)絡(luò)接口支持網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)(NFS),也利用內(nèi)存管理支持RAMDISK設(shè)備。Linux內(nèi)核功能內(nèi)存管理與虛擬文件系統(tǒng)之間的關(guān)系：內(nèi)存管理利用虛擬文件系統(tǒng)支持交換，交換進(jìn)程定期由調(diào)度程序調(diào)度

6、，這也是內(nèi)存管理依賴于進(jìn)程調(diào)度的原因。當(dāng)一個進(jìn)程存取的內(nèi)存映射被換出時，內(nèi)存管理向文件系統(tǒng)發(fā)出請求，同時，掛起當(dāng)前正在運行的進(jìn)程。?除了這些依賴關(guān)系外，內(nèi)核中的所有子系統(tǒng)還要依賴于一些共同的資源。這些資源包括所有子系統(tǒng)都用到的過程。例如：分配和釋放內(nèi)存空間的過程，打印警告或錯誤信息的過程，還有系統(tǒng)的調(diào)試?yán)痰鹊?。Linux內(nèi)核功能進(jìn)程管理1進(jìn)程管理的基本概念2Linux中的進(jìn)程管理1進(jìn)程的基本概念1.1程序的順序執(zhí)行和并發(fā)執(zhí)行1．程序的順序執(zhí)行所謂程序的順序執(zhí)行是指該程序獨占整個系統(tǒng)中的所有資源，

7、處理機(jī)嚴(yán)格按照程序所規(guī)定的順序進(jìn)行操作，只有在前一個操作執(zhí)行完后，才進(jìn)行后繼操作。程序的順序執(zhí)行有以下特征。（1）順序性。（2）封閉性。（3）可再現(xiàn)性。2．程序的并發(fā)執(zhí)行程序的并發(fā)執(zhí)行可總結(jié)為：一組在邏輯上互相獨立的程序或程序段在執(zhí)行過程中其執(zhí)行時間在客觀上互相重疊，即一個程序段的執(zhí)行尚未結(jié)束，另一個程序段的執(zhí)行已經(jīng)開始的執(zhí)行方式。程序的順序執(zhí)行一個有四條語句的程序段：S1:a:=x+2;S2:b:=y+4;S3:c:=a+b;S4:d:=c+b;程序的順序執(zhí)行s1s2s3s4程序的并發(fā)執(zhí)行s1s2s

8、3s4程序并發(fā)執(zhí)行時具有如下特征。（1）間斷性。（2）失去封閉性。（3）不可再現(xiàn)性。程序AM1：N:=N+1gotoM1程序BM2：PRINT（N）；N:=0；gotoM2設(shè)共享變量N初值為8，則會產(chǎn)生三種執(zhí)行結(jié)果：9，9，08，0，18，9，01.2進(jìn)程的定義和特征1．進(jìn)程的定義進(jìn)程是一個具有一定獨立功能的程序關(guān)于某個數(shù)據(jù)集合的一次運行活動。2．進(jìn)程的特征（1）結(jié)構(gòu)特征（2）動態(tài)性（3）并發(fā)性（4）獨立性（5）異步性1.3進(jìn)程的狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換1．進(jìn)程的基