线程调度实验报告_Nachos Lab2

这篇实验报告详细介绍了在Nachos操作系统中实现基于优先级的抢占式线程调度的过程。作者调研了Linux的调度策略,包括SCHED_OTHER、SCHED_FIFO和SCHED_RR,并分析了Nachos现有的调度算法。通过对Nachos的scheduler.h、scheduler.cc、switch.s等源代码的阅读,理解了线程调度的基本流程。作者在Thread.h和Thread.cc中增加了优先级变量,并修改scheduler.cc以实现优先级调度。在实验中,通过创建不同优先级的线程验证了抢占式调度的正确性。

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内容一:总体概述

         本次Lab针对的内容了解线程的调度机制,每个时刻每个CPU上只能有一个线程运行,为了提高系统的吞吐量和工作效率,必须合理的安排每个线程上CPU的顺序和时间。在实用中,多数为几种调度策略结合使用的。包括是否抢占、动态优先级还是静态优先级、是否分时等等。

         调度策略的实施通常需要在PCB中增加相应的修改,需要在其中增加相应的数据结构记录执行的状态和统计信息。

 

【用简洁的语言描述本次lab的主要内容;阐述本次lab中涉及到的重要的概念,技术,原理等,以及其他你认为的最重要的知识点。这一部分主要是看大家对lab的总体的理解。

         要求:简洁,不需要面面俱到,把重要的知识点阐述清楚即可。】

内容二:任务完成情况

任务完成列表(Y/N

 

Exercise1

Exercise2

Exercise3

完成情况

Y

Y

Y

 

具体Exercise的完成情况

         Exercise1

了解Linux或Windows中采用的进程/线程调度算法。

        

我调研的是Linux系统中的进程/线程调度算法。Linux的内核有三种调度策略:

1.   SCHED_OTHER分时调度策略。

2.   SCHED_FIFO实时调度策略,先到先服务。一旦占用CPU则一直运行直到有更高优先级任务达到或自己放弃。

3.   SCHED_RR实时调度策略,时间片轮转。当进程的时间片用完,系统将重新分配时间片,并置于就绪队列。放在队尾保证了所有具有相同优先级的RR任务的调度公平。

Linux内核将进程分成两个级别:普通进程和实时进程。实时进程的优先级都高于普通进,除此之外,它们的调度策略也有所不同。

如果一个进程有实时需求(它是一个实时进程),则只要它是可执行状态的,内核就一直让它执行,以尽可能地满足它对CPU的需求,直到它完成所需要做的事情,然后睡眠或退出(变成非可执行状态)。而如果有多个实时进程都处于可执行状态,则内核会先满足优先级最高的实时进程对CPU的需要,直到它变为非课执行状态。于是,只要有高优先级的实时进程一直处于可执行状态,低优先级的实时进程就一直不能得到CPU;只要一直有实时进程处于可执行状态,普通进程就一直不能得到CPU。后来内核进行了一些改动,限定了以sched_rt_period_us为周期的时间内,实时进程最多只能运行sched_rt_runtime_us这样给普通进程留下了一点点能够得到执行的机会。

在Linux 2.6版本中,内核调度曾有几度变迁,其基本思想是:1)提高实时进程调度相应比;2)普通进程调度体现“完全公平这个思想”。为实时进程(SCHED_FIFO/SCHED_RR)提供O(1)时间

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