Linux，Windows和UNIX的进程调度的分析

Linux，Windows和UNIX的进程调度的分析

引言 ：无论是在批处理系统还是分时系统中，用户进程数一般都多于处理机数、这将导致它们互相争夺处理机。另外，系统进程也同样需要使用处理机。这就要求进程调度程序按一定的策略，动态地把处理机分配给处于就绪队列中的某一个进程，以使之执行。

进程调度的具体功能可总结为如下几点：

作为进程调度的准备，进程管理模块必须 将系统中各进程的执行情况和状态特征记录在各进程的PCB 表中。并且，根据各进程的状态特征和资源需求等、进程管理模块还将各进程的PCB 表排成相应的队列并进行动态队列转接。进程调度模块通过PCB 变化来掌握系统中存在的所有进程的执行情况和状态特征，并在适当的时机从就绪队列中选择出一个进程占据处理机。

选择占有处理机的进程

　　进程调度的主要功能是按照一定的策略选择—个处于就绪状态的进程，使其获得处理机执行。根据不同的系统设计目的，有各种各样的选择策略，例如系统开销较少的静态优先数调度法，适合于分时系统的轮转法(Round RoLin) 和多级互馈轮转法(Round Robin with Multip1e feedback) 等。这些选择策略决定了调度算法的性能。

进行进程上下文切换

　　—个进程的上下文(context) 包括进程的状态、有关变量和数据结构的值、机器寄存器的值和PCB 以及有关程序、数据等。一个进程的执行是在进程的上下文中执行。当正在执行的进程由于某种原因要让出处理机时，系统要做进程上下文切换，以使另一个进程得以执行。当进行上下文切换时点统要首先检查是否允许做上下文切换( 在有些情况下，上下文切换是不允许的，例如系统正在执行某个不允许中断的原语时) 。然后，系统要保留有关被切换进程的足够信息，以便以后切换回该进程时，顺利恢复该进程的执行。在系统保留了CPU 现场之后，调度程序选择一个新的处于就绪状态的进程、并装配该进程的上下文，使CPU 的控制权掌握在被选中进程手中。

Unix 进程调度

进程是程序的执行系统中活动的实体. 在UNIX 系统中进程被定义为映像的执行. 映像是计算机的执行环境, 它包括各种寄存器及存储器的值、打开文件的状态及现行目录等等. 进程映像的组成部分: 寄存器、进程控制块proc 结构和user 结构、进程数据区ppda ( 共享正文段( 由text 结构控制) 、数据段和栈段( 含用户栈和核心栈) ) . 对于一个进程的映像来说,proc 结构、进程页表、text 结构是常驻内存的, 而user 结构、正文段、数据段是非常驻内存部分. 它们在用户虚拟空间形成一个整体, 一起换进换出.

在Unix 操作系统中，所以的程序，不论是用户级上还是在内核级上执行的，都出现在某个进程的现场内，所有的用户程序都在它们自己的进程现场中运行。当这些用户进程通过系统调用请求内核服务的时候，实现该系统调用的内核代码继续在请求进程的现场内执行，这就能让内核方便的访问进程的所有状态及其他地址空间。它还提供了一种代表用户程序记录内核执行的当前状态的方式。例如，如果需要挂起一次系统调用的执行来等待I/O 操作完成，那么内核有关系统调用处理的状态就要保存在进程中。

因为系统的所有活动，无论是用户级上的还是内核级上的，都发生在某个进程的现场内，所有UNIX 内核只调度需要执行的进程。当使用传统的分时调度策略的时候，在用户级执行的进程不会被分入时间内执行。只有当前的内核进程明确允许的情况下，才能切换到在内核执行的另一个进程。

UNIX 进程调度核心思想

进程状态转换图

进程调度机制问量

在传统Unix 中．进程优先级的设置是通过nice 和set priority 完成的；但不幸的是，速两种系统调用无法使用最高优先级的进程得以立即进行，这是因为在循环调度( 时间片调度) 机制下．当进程的时闻片用完后．不论扰先级如何都让出CPU ．另外，由于它是非抢占式内核，优先级高的进程不能 立即打断当前正在运行的进程，获得CPU 资源．这对一些要求进程立即抢占CPU ，并且一次运行完成的实时应用是不能满足要求的．