CPU Sched - CPU 调度

本文深入探讨了CPU调度策略,包括FIFO、SJF、STCF及RR算法,分析了不同策略下的周转时间与响应时间,以及如何在调度中考虑I/O操作。通过实例讲解,揭示了各种调度算法的优缺点。

Introduction

本文将介绍 CPU 高级策略之 CPU 调度,针对一系列调度策略展开。

THE CRUX

Q:
 如何制定调度策略?

  1. 如何开发一个基本框架考虑调度策略?
  2. 需要做哪些关键的假设?
  3. 哪些指标是最重要的?
  4. 最早的计算机使用的基本方法?

工作量假设 [Workload Assumptions]

在开始介绍策略之前,首先对系统中运行的进程 (或称为工作量) 做一些假设。

确定工作量是建立策略的步骤中最重要的部分

假设如下:

Hint: 这些看似不可行的假设,在之后的介绍中会放宽要求,简化了全业务调度的开发

  1. 所有进程的运行时间相同;
  2. 所有进程同时到达等待启动;
  3. 一旦开始,所有进程终将进行完整的运行流程;
  4. 所有的进程均只利用 CPU(不执行任何 I/O)
  5. 每个进程的运行时间已知

调度指标 [Scheduling Metrics]

我们需要一样东西来衡量不同的调度策略,即调度指标

设定一个简单的指标:Turnaround Time (理解为 “周转时间” ), 其定义为进程完成的时刻减去到达等待开始的时刻:

T t u r n a r o u n d = T c o m p l e t i o n − T a r r i v a l T_{turnaround } = T_{completion} - T_{arrival} Tturnaround=TcompletionTarrival

在工作量假设中有一条假设:所有进程同时等待启动,所以 T a r r i v a l = 0 T_{arrival} = 0 Tarrival=0 ,进一步, T t u r n a r o u n d = T c o m p l e t i o n T_{turnaround } = T_{completion} Ttu

<think>嗯,用户想了解如何设置或检查CPU负载的低级别阈值。首先,我需要确认“低级别CPU负载阈值”具体指的是什么。通常,CPU负载阈值可能和系统监控、任务调度或者性能调优相关。比如,系统管理员可能需要设置阈值来触发警报或自动扩展资源。 接下来,我应该考虑不同的操作系统环境,比如Linux和Windows的处理方式不同。用户可能是在使用Linux服务器,因为这类设置更常见于服务器管理中。在Linux中,负载平均值(load average)通常指的是1分钟、5分钟、15分钟的平均负载。但用户提到的“阈值”可能是指触发某种动作的临界值,比如使用工具如Nagios、Zabbix进行监控,或者在cron作业中根据负载调整任务执行。 需要检查系统是否有现有的监控工具,比如sysstat包中的工具,或者使用uptime、top命令查看实时负载。此外,/proc/loadavg文件提供了当前的负载信息。关于设置阈值,可能需要编写脚本,定期检查负载,并与预设的阈值比较,然后执行相应的操作,比如发送通知或调整资源分配。 还可能涉及cgroups(控制组)来限制进程的CPU使用,或者使用systemd设置资源限制。例如,在systemd服务文件中设置CPUQuota参数。另外,用户可能对内核调度器的参数感兴趣,比如sched_migration_cost_ns,但这类低级设置需要谨慎处理。 需要提醒用户注意,直接设置CPU负载阈值并不是操作系统内置的功能,通常需要借助外部工具或自定义脚本实现。同时,不同应用场景下的阈值设置差异较大,需根据具体需求调整。可能还需要解释负载的计算方式,确保用户理解负载值的含义,比如负载超过CPU核心数可能表示过载。 最后,应该提供具体的步骤示例,比如编写shell脚本检查负载,结合cron定时执行,或者配置监控工具的警报规则。同时,引用相关的参考资料,如Linux文档或工具手册,确保信息的准确性。</think>### 如何设置或检查CPU负载低级别阈值 #### 一、CPU负载阈值的基础概念 CPU负载阈值通常指触发系统响应机制的计算资源使用临界值。在Linux系统中,**负载平均值**(Load Average)包含三个指标: $$ \text{1分钟平均负载}, \text{5分钟平均负载}, \text{15分钟平均负载} $$ 例如当CPU核心数为4时,若5分钟负载达到4.0,表示CPU资源已被完全利用[^1]。 #### 二、检查当前CPU负载的方法 1. **命令行工具** ```bash # 查看实时负载 uptime # 输出示例:09:00:00 up 2 days, 3:00, 1 user, load average: 0.50, 1.20, 2.00 # 动态监控工具 top htop ``` 2. **系统文件接口** ```bash cat /proc/loadavg # 输出示例:0.45 0.80 1.05 2/500 12345 ``` #### 三、设置负载阈值的实现方案 ##### 方案1:通过监控工具配置(推荐) 以**Prometheus + Alertmanager**为例: ```yaml # alert_rules.yml groups: - name: cpu_alerts rules: - alert: HighCPULoad expr: node_load5 / count(count(node_cpu_seconds_total{mode="system"}) by (cpu)) > 0.8 for: 5m labels: severity: warning annotations: summary: "高CPU负载 (实例 {{ $labels.instance }})" ``` ##### 方案2:自定义脚本实现 ```bash #!/bin/bash MAX_LOAD=2.5 # 设置阈值 CURRENT_LOAD=$(cat /proc/loadavg | awk '{print $2}') # 获取5分钟负载 if (( $(echo "$CURRENT_LOAD > $MAX_LOAD" | bc -l) )); then echo "警报: CPU负载超过阈值!当前值: $CURRENT_LOAD" | mail -s "CPU警报" admin@example.com # 可扩展自动扩容操作 fi ``` 建议将该脚本加入cron定时任务: ```bash */5 * * * * /path/to/check_cpu_load.sh ``` ##### 方案3:内核参数调整(高级) 通过修改调度器参数影响任务分配: ```bash # 调整进程迁移成本阈值 echo 500000 > /proc/sys/kernel/sched_migration_cost_ns ``` #### 四、注意事项 1. 多核CPU的阈值计算应以`负载值/核心数`为基准 2. 结合具体业务场景区分短期突发与持续高负载 3. 建议设置阶梯式阈值(如警告阈值80%,严重阈值95%)
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