linux中调度进程命令 linux任务调度 命令
Linux进程的调度
上回书说到 Linux进程的由来 和 Linux进程的创建 ,其实在同一时刻只能支持有限个进程或线程同时运行(这取决于CPU核数量,基本上一个进程对应一个CPU),在一个运行的操作系统上可能运行着很多进程,如果运行的进程占据CPU的时间很长,就有可能导致其他进程饿死。为了解决这种问题,操作系统引入了 进程调度器 来进行进程的切换,轮流让各个进程使用CPU资源。
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1)rq: 进程的运行队列( runqueue), 每个CPU对应一个 ,包含自旋锁(spinlock)、进程数量、用于公平调度的CFS信息结构、当前运行的进程描述符等。实际的进程队列用红黑树来维护(通过CFS信息结构来访问)。
2)cfs_rq: cfs调度的进程运行队列信息 ,包含红黑树的根结点、正在运行的进程指针、用于负载均衡的叶子队列等。
3)sched_entity: 把需要调度的东西抽象成调度实体 ,调度实体可以是进程、进程组、用户等。这里包含负载权重值、对应红黑树结点、 虚拟运行时vruntime 等。
4)sched_class:把 调度策略(算法)抽象成调度类 ,包含一组通用的调度操作接口。接口和实现是分离,可以根据调度接口去实现不同的调度算法,使一个Linux调度程序可以有多个不同的调度策略。
1) 关闭内核抢占 ,初始化部分变量。获取当前CPU的ID号,并赋值给局部变量CPU, 使rq指向CPU对应的运行队列 。 标识当前CPU发生任务切换 ,通知RCU更新状态,如果当前CPU处于rcu_read_lock状态,当前进程将会放入rnp- blkd_tasks阻塞队列,并呈现在rnp- gp_tasks链表中。 关闭本地中断 ,获取所要保护的运行队列的自旋锁, 为查找可运行进程做准备 。
2) 检查prev的状态,更新运行队列 。如果不是可运行状态,而且在内核态没被抢占,应该从运行队列中 删除prev进程 。如果是非阻塞挂起信号,而且状态为TASK_INTER-RUPTIBLE,就把该进程的状态设置为TASK_RUNNING,并将它 插入到运行队列 。
3)task_on_rq_queued(prev) 将pre进程插入到运行队列的队尾。
4)pick_next_task 选取将要执行的next进程。
5)context_switch(rq, prev, next)进行 进程上下文切换 。
1) 该进程分配的CPU时间片用完。
2) 该进程主动放弃CPU(例如IO操作)。
3) 某一进程抢占CPU获得执行机会。
Linux并没有使用x86 CPU自带的任务切换机制,需要通过手工的方式实现了切换。
进程创建后在内核的数据结构为task_struct , 该结构中有掩码属性cpus_allowed,4个核的CPU可以有4位掩码,如果CPU开启超线程,有一个8位掩码,进程可以运行在掩码位设置为1的CPU上。
Linux内核API提供了两个系统调用 ,让用户可以修改和查看当前的掩码:
1) sched_setaffinity():用来修改位掩码。
2) sched_getaffinity():用来查看当前的位掩码。
在下次task被唤醒时,select_task_rq_fair根据cpu_allowed里的掩码来确定将其置于哪个CPU的运行队列,一个进程在某一时刻只能存在于一个CPU的运行队列里。
在Nginx中,使用了CPU亲和度来完成某些场景的工作:
worker_processes 4;
worker_cpu_affinity 0001001001001000;
上面这个配置说明了4个工作进程中的每一个和一个CPU核挂钩。如果这个内容写入Nginx的配置文件中,然后Nginx启动或者重新加载配置的时候,若worker_process是4,就会启用4个worker,然后把worker_cpu_affinity后面的4个值当作4个cpu affinity mask,分别调用ngx_setaffinity,然后就把4个worker进程分别绑定到CPU0~3上。
worker_processes 2;
worker_cpu_affinity 01011010;
上面这个配置则说明了两个工作进程中的每一个和2个核挂钩。
Linux中如何启动进程?进程调度命令有哪些?
Linux技术的发展引起了很多企业和个人的关注。市场对Linux运维的需求逐渐增加,学习Linux技术的人越来越多。在Linux运维中,进程是必须学习掌握的技能。那么Linux中如何启动进程?常用的进程调度命令有哪些?
执行中的程序称作进程。当程序的可执行文件存储在存储器中并运行时,每个进程将被动态分配系统资源、内存、安全属性和相关状态。多个进程可以与同一个程序相关联,并在同一时间执行,而不会相互干扰。操作系统将有效地管理和跟踪所有正在运行的进程。
Linux中如何启动进程?启动进程的方法是什么?
手工启动。用户在输入端发出命令,直接启动进程。分为前台启动和后台启动。前台启动:直接在SHELL中输入命令进行启动。后台启动:启动一个目前并不紧急的进程。
调度启动。系统管理员根据系统资源和进程占用资源的情况,事先进行调度安排,指定任务运行的时间和场合,到时候系统会自动完成该任务。
常用的进程调度命令有哪些?
常用的进程调度命令有:at、batch、crontab。
以上便是关于“如何启动或终止进程?常用的进程调度命令有哪些?”的相关介绍。想要成为一名优秀的Linux运维工程师,需要掌握更多的Linux知识。
Linux 进程调度
Linux的调度策略区分实时进程和普通进程,实时进程的调度策略是SCHED_FIFO和SCHED_RR,普通的,非实时进程的调度策略是SCHED_NORMAL(SCHED_OTHER)。
实时调度策略被实时调度器管理,普通调度策略被完全公平调度器来管理。实时进程的优先级要高于普通进程(nice越小优先级越高)。
SCHED_FIFO实现了一种简单的先入先出的调度算法,它不使用时间片,但支持抢占,只有优先级更高的SCHED_FIFO或者SCHED_RR进程才能抢占它,否则它会一直执行下去,低优先级的进程不能抢占它,直到它受阻塞或自己主动释放处理器。
SCHED_RR是带有时间片的一种实时轮流调度算法,当SCHED_RR进程耗尽它的时间片时,同一优先级的其它实时进程被轮流调度,时间片只用来重新调用同一优先级的进程,低优先级的进程决不能抢占SCHED_RR任务,即使它的时间片耗尽。SCHED_RR是带时间片的SCHED_FIFO。
Linux的实时调度算法提供了一种软实时工作方式,软实时的含义是尽力调度进程,尽力使进程在它的限定时间到来前运行,但内核不保证总能满足这些进程的要求,相反,硬实时系统保证在一定的条件下,可以满足任何调度的要求。
SCHED_NORMAL使用完全公平调度算法(CFS),之前的算法直接将nice值对应时间片的长度,而在CFS中,nice值只作为进程获取处理器运行比的权重,每个进程都有一个权重,nice优先级越高,权重越大,表示应该运行更长的时间。Linux的实现中,每个进程都有一个vruntime字段,vruntime是经过量化的进程运行时间,也就是实际运行时间除以权重,所以每个量化后的vruntime应该相等,这就体现了公平性。
CFS当然也支持抢占,但与实时调度算法不同,实时调度算法是根据优先级进行抢占,CFS是根据vruntime进行抢占,vruntime小就拥有优先被运行的权利。
为了计算时间片,CFS算法需要为完美多任务中的无限小调度周期设定近似值,这个近似值也称作目标延迟,指每个可运行进程在目标延迟内都会调度一次,如果进程数量太多,则时间粒度太小,所以约定时间片的默认最小粒度是1ms。
进程可以分为I/O消耗型和处理器消耗型,这两种进程的调度策略应该不同,I/O消耗型应该更加实时,给对端的感觉是响应很快,同时它一般又不会消耗太多的处理器,因而I/O消耗型需要调度频繁。相对来说,处理器消耗型不需要特别实时,应该尽量降低它的调度频度,延长其运行时间。
参考: linux内核分析——CFS(完全公平调度算法) - 一路向北你好 - 博客园
Linux - 进程调度
进程调度算法也称 CPU 调度算法,毕竟进程是由 CPU 调度的。
当 CPU 空闲时,操作系统就选择内存中的某个「就绪状态」的进程,并给其分配 CPU。
什么时候会发生 CPU 调度呢?通常有以下情况:
其中发生在 1 和 4 两种情况下的调度称为「非抢占式调度」,2 和 3 两种情况下发生的调度称为「抢占式调度」。
非抢占式的意思就是,当进程正在运行时,它就会一直运行,直到该进程完成或发生某个事件而被阻塞时,才会把 CPU 让给其他进程。
而抢占式调度,顾名思义就是进程正在运行的时候,可以被打断,使其把 CPU 让给其他进程。那抢占的原则一般有三种,分别是时间片原则、优先权原则、短作业优先原则。
你可能会好奇为什么第 3 种情况也会发生 CPU 调度呢?假设有一个进程是处于等待状态的,但是它的优先级比较高,如果该进程等待的事件发生了,它就会转到就绪状态,一旦它转到就绪状态,如果我们的调度算法是以优先级来进行调度的,那么它就会立马抢占正在运行的进程,所以这个时候就会发生 CPU 调度。
那第 2 种状态通常是时间片到的情况,因为时间片到了就会发生中断,于是就会抢占正在运行的进程,从而占用 CPU。
调度算法影响的是等待时间(进程在就绪队列中等待调度的时间总和),而不能影响进程真在使用 CPU 的时间和 I/O 时间。
最简单的一个调度算法,就是非抢占式的先来先服务(First Come First Severd, FCFS)算法了。
顾名思义,先来后到,每次从就绪队列选择最先进入队列的进程,然后一直运行,直到进程退出或被阻塞,才会继续从队列中选择第一个进程接着运行。
这似乎很公平,但是当一个长作业先运行了,那么后面的短作业等待的时间就会很长,不利于短作业。
FCFS 对长作业有利,适用于 CPU 繁忙型作业的系统,而不适用于 I/O 繁忙型作业的系统。
最短作业优先(Shortest Job First, SJF)调度算法同样也是顾名思义,它会优先选择运行时间最短的进程来运行,这有助于提高系统的吞吐量。
这显然对长作业不利,很容易造成一种极端现象。
比如,一个长作业在就绪队列等待运行,而这个就绪队列有非常多的短作业,那么就会使得长作业不断的往后推,周转时间变长,致使长作业长期不会被运行。
前面的「先来先服务调度算法」和「最短作业优先调度算法」都没有很好的权衡短作业和长作业。
那么,高响应比优先 (Highest Response Ratio Next, HRRN)调度算法主要是权衡了短作业和长作业。
每次进行进程调度时,先计算「响应比优先级」,然后把「响应比优先级」最高的进程投入运行,「响应比优先级」的计算公式:
从上面的公式,可以发现:
最古老、最简单、最公平且使用最广的算法就是时间片轮转(Round Robin, RR)调度算法。
每个进程被分配一个时间段,称为时间片(Quantum),即允许该进程在该时间段中运行。
另外,时间片的长度就是一个很关键的点:
通常时间片设为 20ms~50ms 通常是一个比较合理的折中值。
前面的「时间片轮转算法」做了个假设,即让所有的进程同等重要,也不偏袒谁,大家的运行时间都一样。
但是,对于多用户计算机系统就有不同的看法了,它们希望调度是有优先级的,即希望调度程序能从就绪队列中选择最高优先级的进程进行运行,这称为最高优先级(Highest Priority First,HPF)调度算法。
进程的优先级可以分为,静态优先级或动态优先级:
该算法也有两种处理优先级高的方法,非抢占式和抢占式:
但是依然有缺点,可能会导致低优先级的进程永远不会运行。
多级反馈队列(Multilevel Feedback Queue)调度算法是「时间片轮转算法」和「最高优先级算法」的综合和发展。
顾名思义:
工作原理:
设置了多个队列,赋予每个队列不同的优先级,每个队列优先级从高到低,同时优先级越高时间片越短;
新的进程会被放入到第一级队列的末尾,按先来先服务的原则排队等待被调度,如果在第一级队列规定的时间片没运行完成,则将其转入到第二级队列的末尾,以此类推,直至完成;
当较高优先级的队列为空,才调度较低优先级的队列中的进程运行。如果进程运行时,有新进程进入较高优先级的队列,则停止当前运行的进程并将其移入到原队列末尾,接着让较高优先级的进程运行;
可以发现,对于短作业可能可以在第一级队列很快被处理完。对于长作业,如果在第一级队列处理不完,可以移入下次队列等待被执行,虽然等待的时间变长了,但是运行时间也会更长了,所以该算法很好的兼顾了长短作业,同时有较好的响应时间。
整体架构如下,即调度策略是模块化设计的,调度器根据不同的进程依次遍历不同的调度策略,找到进程对应的调度策略,调度的结果即为选出一个可运行的进程指针,并将其加入到进程可运行队列中。
以一棵红黑树管理所有需要调度的进程,
红黑树,左边节点小于右边节点的值,运行到目前为止vruntime最小的进程,同时考虑了CPU/IO和nice,总是找vruntime最小的线程调度。
vruntime = pruntime/weight × 1024;
vruntime是虚拟运行时间,pruntime是物理运行时间,weight权重由nice值决定(nice越低权重越高),则运行时间少、nice值低的的线程vruntime小,将得到优先调度。这是一个随运行而动态变化的过程。
新闻名称:linux中调度进程命令 linux任务调度 命令
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