深入探究Linux实时调度算法 (linux 实时调度算法)

Linux操作系统在嵌入式、服务器、移动设备等领域被广泛应用,其中实时任务的处理是Linux操作系统的重要特性之一。实时任务对于时间敏感系统而言是至关重要的,因此Linux操作系统也针对实时任务提出了实时调度算法。

实时调度算法被用于保证实时任务在完成相同的工作量的情况下能够在预定的时间内完成任务。Linux实时调度算法的主要特点是:若有实时任务在等待,它将比其他普通进程获得更高的优先级。此外,实时任务调度的性能也得到了大幅提升。本文将,包括调度策略、调度器和实现原理等。

调度策略

Linux操作系统实时调度算法采用的是优先级调度策略。优先级调度中的每个任务都有一个预先确定的优先级,调度权是由操作系统内核控制的。调度策略可分为以下几种:

1. 更高优先级优先调度算法

该算法保证”高”优先级的任务在“低”优先级任务之前运行,保证高优先级任务的实时性。该策略不关注各个任务间的时间片分配,只重视任务的优先级,因而这种算法也被称作静态优先级调度算法。

2. 时间片轮转调度算法

该算法采用定长时间片轮流让任务占用处理器时间的方式,当该时间片用尽后便将处理器用权交给下一个任务。时间片轮转调度算法能够保证所有任务都能够在公平的时间内占用处理器,同时也能够消除任务响应时间过长、饥饿、口渴等现象。

3. 实时调度算法

实时调度算法中有两种不同的算法,分别是确定性实时调度算法和非确定性实时调度算法。前者根据任务量实时性质的不同分为了很多类,后者指任何不属于确定性实时调度算法的算法。

调度器

Linux内核中有多个调度器,其中最重要的两个是CFS(Completely Fr Scheduler)调度器和实时调度器。CFS是一种以用户进程为中心的动态负载均衡调度器,被广泛应用于Linux桌面和服务器操作系统中。而实时调度器则以实时任务为中心,保证实时任务的及时完成。

实现原理

Linux内核中实时调度器的实现原理是基于时间的分配,即按照设定的计划将CPU时间分配给进程。实现的步骤如下:

1. 识别实时进程:实时进程由内核提供的API调用来创建,内核会监视实时进程以确保它们的调用满足实时需求。

2. 实时进程排队等待:所有实时进程必须排队等待以获取CPU时间片。排队实施的方式包括先进先出(FIFO)、循环队列(Round Robin)等。

3. 活动期:如果实时进程获得CPU时间片,则进入活动期执行任务,同时其他进程等待进入队列。

4. 暂停期:当进程完成任务或因时间不足而停止后,CPU将调用另一个进程。

实时调度算法在Linux操作系统中被广泛应用,内核调度器旨在为系统中各种类型的任务提供平衡和合理的Handle。以上是本文对Linux实时调度算法的深入探究,希望能够为读者提供有价值的信息。

相关问题拓展阅读:

嵌入式linux驱动要学哪些

代表你的基础已经很好了,嵌入式学习相关的基础知识主要是这些:

一是程序设计的基础,例如:基本的编程语言基础,至少对数据类型、程序的结构及流程控制等最基本的内容要相当清楚,所以建议恶补一下C语言,推荐谭浩强的C语言程序设计,好好看一下,呵呵!另外有不少同学都问到数据结构的基础,我一直认为数据结构和算法的学习是帮助形成程序设计逻辑思维的很好训练方式,对于程序员的长期专业素养的提高一定有好处,所以建议即使已经在嵌入式行业中工作之后也应该多补充一些相关的闭如饥知识。许多在学校没有学过数据结构的同学往往认为这部分非常枯燥、难学。而实际上如果你能明白研究计算机存储和数据组织方式的意义,就一定能够充分体会到数据结构的价值和魅力。一旦兴趣有了,一切就会迎刃而解,呵呵!

二是操作系统工作原理,这部分往往是非计算机专业的同学在学校时没有接触过的。而由于嵌入式软件设计相关的多任务环境、模块间的同步与通信协同、驱动设计等往往都需要有对操作系统工作机制的了解和掌握作为基础,因此建议没有系统学习过的同学,找一本相关的操作系统工作原理书籍认真看一下(不用特厚、特专业、特内核的,先以普及知识为主,呵呵!)。

三是基本的硬件基础,由于嵌入式Linux开发往往是ARMLinux路线,所以为了能够在后续学习过程中很好地掌握主流嵌入式微处理器的结构与原理(例如:ARM9),就需要对硬件工作原理有初步的了解和掌握,建议看一下诸如计算机组成原理、体系结构等相关的专业书籍。

要深入学习你可以尝试以下路线:

(1) C语言是所有编程语言中的强者,单片机、DSP、类似ARM的种种芯片的编程都可以用C语言搞定),因此必须非常熟练的掌握。

推荐书籍:《The C Programming Language》 这本经典的教材是老外写的,也有中译版本。

(2) 操作系统原理,是必需的,如果你是计算机专业毕业那也就无所谓了,如果是非计算机专业的就必须找一本比较浅显的计算机原理书籍看一看,把啥叫“进程”“线程”“系统调度”等等基本问题搞清楚。

(3)Linux操作系统就是用C语言编写的,所以你也应该先学习下Linux方面的编程,只有你会应用了,才能近一步去了解其内核的精髓。

推荐书籍:《UNIX环境高级编程》(第2版)

(4) 了解ARM的架构,原理,以及其汇编指令,我们在嵌入式开发中,一般很少去写汇编,但是最起码的要求橡弊是能够看懂arm汇编。

(5) 系统移植的时候,就需要你从最下层的bootloader开始,然后内核移植,文件系统移植等。而移植这部分对硬件的轿返依赖是非常大的,其配置步骤也相对复杂,也没有太多详细资料。

(6) 驱动开发

linux驱动程序设计既是个极富有挑战性的领域,又是一个博大精深的内容。

linux驱动程序设计本质是属于linux内核编程范畴的,因而是对linux内核和内核编程是有要求的。在学习前你要想了解linux内核的组成,因为每一部分要详细研究的话足够可以扩展成一本厚书。

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linux包含哪些模块

一、进程调度模块

Linux以进程作为系统资源分配的基本单位,并采用动态优先亮州级的进程高级算法,保证各个进程使用处理机的合理性。进程调度模块主要是对进程使用的处理机进行管理和知仔控制。

二、进程间通信模块

进程间通信主要用于控制不同进程之间在用户空间的同步、数据共享和交换。由于不同的用户进程拥有不同的敬猛蔽进程空间,因此进程间的通信要借助于内核的中转来实现。一般情况下,当一个进程等待硬件操作完成时,会被挂起。当硬件操作完成,进程被恢复执行,而协调这个过程的就是进程间的通信机制。

进程间通信模块保证了Linux支持多种进程间通信机制,包括管道、命名管道、消息队列、信号量和共享内存等。

三、内存管理模块

Linux的内存管理模块采用先进的虚拟存储机制,实现对多进程的存储管理。它提供了十分可靠的存储保护措施,对进程赋予不同的权限,用户不能直接访问系统的程序和数据,保证了系统的安全性。同时,为每个用户进程分配一个相互独立的虚拟地址空间。

四、文件系统模块

Linux的文件系统模块采用先进的虚拟文件系统技术,屏蔽了各种文件系统的差别,为处理各种不同的文件系统提供了统一的接口,支持多种不同的物理文件系统达90多种。同时,Linux把各种硬件设备看作一种特殊的文件来处理,用管理文件的方法管理设备,非常方便、有效。

五、网络接口模块

Linux具有最强大的网络功能。网络接口模块通过套接字机制实现计算机之间的网络通信,并采用网络层次模型提供对多种网络协议和网络硬件设备的支持。

网络接口提供了对各种网络标准的实现和各种网络硬件的支持。网络接口一般分为网络协议和网络驱动程序。网络协议部分负责实现每一种可能的网络传输协议。网络设备驱动程序则主要负责与硬件设备进行通信,每一种可能的网络硬件设备都有相应的设备驱动程序。

主要是内核(kernel),孙滑乱则档可行让兆使如下功能:

system call interface;

process control;

memory management;

file system management;

device drivers

内核模块

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