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16.2 调度算法支撑框架在线视频

16.2 调度算法支撑框架

下一节:16.3 时间片轮转调度算法

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16.2 调度算法支撑框架课程教案、知识点、字幕

那我们接下来看一下

这个调度算法支撑框架

那么有了调度算法支撑框架之后

我们可以更有效的去完成

对不同调度算法的一个

具体的一个执行

那我们前面已经讲了

调度执行的

一个大致的过程

在这里面呢

有一个很核心的函数

叫什么呢 schedule

那么这个函数呢会在

不同的我们说调度点的时候呢

会被调用

它进一步去完成对

调度算法的一个调用过程

那么这个具体的调度点呢

我们在后续有一个讲解

那我们看一下这些调度点

到底是做了什么事情

好 第一个呢是do_exit

就是代表一个进程要退出执行了

就是它生命周期要结束了

这时候呢 我们需要换一个

新的一个进程去执行

这里面会调schedule

第二个是do_wait

主要是用于父进程等待子进程结束

来回收子进程的资源

这个时候呢

它本身处于等待和睡眠状态

一旦被唤醒它就要去调用

回收的一些工作来完成

对子进程所占用资源的回收

第三个是init_main

其实它也是调do_wait

来完成对其它一些子进程的一个

占用资源的回收

为什么这里面单独拎出来说呢

因为它是所有用户进程的祖先

当其它的就是没有父进程的

那些子进程执行完毕之后呢

就需要通过这个最终那个祖先

init_main来完成对这些

我们称之为

孤儿子进程的资源的回收

那么这第四个是cpu_idle

cpu_idle代表什么呢

就是idle kernel thread

它是一个特殊的进程

它主要在什么情况下被激活执行呢

就是当前就绪队列里面

没有就绪进程的时候

这时候idle_thread就会执行

它会不停的轮询

然后去调用schedule来查找

是否有处于就绪态的进程存在

一旦有的时候

它就会完成一个进程切换

第五个是lock

第五lock这一块呢主要是

跟我们的lab7相关

就是同步互斥相关

这里面我们稍微讲一下

它也是说想得到一个lock资源得不到之后

它会调schedule来把自己挂起

处于睡眠状态

得不到这个资源了

然后一旦资源得到满足

它会被唤醒

然后从而可以进一步进入就绪队列

参与选择 执行

第六个比较特殊 trap

那trap实际上是说

比如我们说产生了一个时钟中断

时钟中断会打断

当前正在运行的进程

然后干什么事情呢

它会去做当前一些跟调度相关的

一些资源的一些调整

比如说这个时间片

这个时间片的这个资源

我们时间片用完了

那么你这个进程就要被换出

那么时间片的改变是在哪完成的呢

是在这个trap与时钟中断

相关的处理里面

对时间片做一个调整

从而可以影响到后续的调度选择

并进一步产生调度

好 这一块呢

是跟我们的调度算法

是有紧密联系的

那么我们这个调度算法

它为了能够正常的运行

它需要知道进程的那些事件

那如何知道的呢

有专门一个proc_tick这么一个函数

这个从字面意思上可以看出来

tick怎么叫tick呢

实际上就是时钟的一个节拍

那很明显可以理解到

我们在去做中断处理的时候

它会响应一个时钟中断

而在那个时刻

我们能够让调度算法

感知到时钟中断的产生

从而可以去调整它们那些参数

比如说时间片的大小

这是很重要的一个感知的一个功能

第二个呢

我们需要能够让一个进程

从就绪队列里面进去和出来

那这个进队和出队的一个过程

这个和我们的调度算法的实现

是有紧密关系的

它不仅仅说是一个简单的队列

你可以把它理解为一个

抽象数据结构

它可以用其它的

堆 表 链表 数组来实现

这是说的这个就绪队列这一块

你可以有不同的数据结构

但是你要保证两个操作

第一个操作它能够进队列里面

第二个是要从队列里面取出来

第三个就是要pick up

选取一个进程去执行

那么这个选取的过程呢

是和具体的算法相关

所以说我们要实现不同的调度算法

那么你这个pick up的实现

有很大的不同

最后一个呢

一旦你选取完之后呢

那你就需要去说和当前

正在占用CPU的进程呢做一个交换

选择新进程

和这个老的进程来做交换

这个是什么呢

process switch就是我们说的

进程切换要完成功能

但是进程切换呢

本身是和我们的算法是没关系的

只是说当你的算法选择了

一个新的进程之后要完成一个切换

OK 那这些过程

我们可以把它抽样成一些函数

初始化 进队 出队 选择

还有一个tick

这么一个所谓的调度类

就这么形成了

我们就通过这种调度类呢

来提供一个统一的接口

形成一个所谓的调度算法的一个框架

你只要完成不同的实现

就可以对应着你的调度算法

从而可以使得我们的ucore操作系统呢

能够采取不同的调度策略

来进行整个进程的一个管理和调度

那么我们看一下

就是刚才你实现的那些调度算法

所涉及到的一些核心的一些函数

是怎么被ucore来调度的呢

这里面需要注意一个重要的函数

叫schedule

它是可以理解为一个总控函数

由这个总控函数完成了

对那个调度算法中

各个核心函数的一个调用过程

那么第一个函数呢 是进入队列

就是enqueue这么一个函数

那么这个函数呢

实际上会调我们调度算法里面的

那个进入队列的函数

就是enqueue那个函数

什么情况下会调用呢

可以看到

如果当前的这个进程current

代表当前的进程

它的状态处于就绪态

runnable是就绪态

在这种情况下

它首先要把当前的进程

放到就绪队列里面去

这是为了做进一步的选择

做这个考虑的

接下来呢

那么这个pick_next呢

它会进一步去调用

我们说的那个调度算法里面的

对应的函数pick_next

它会根据你这个算法的实现

来选择一个新的一个进程

好 一旦选择出一个新的进程之后

我们认为这个进程应该占用CPU执行

所以说它会把这个进程

从就绪队列里面取出来

执行一个dequeue

那么dequeue呢

也和我们的调度算法里面

对应的dequeue的函数是对应的

选择出来之后

有可能有两种情况

一种情况是说你选不出来

它可能为空

选不出来为空

在这种情况下

我们会进一步去调用这个idleproc

这是一个特殊的内核线程

它干什么事情呢

它只干一件事情

就是不停的循环去调用schedule

查询当前的就绪队列

是否有处于就绪态的进程

可以去执行

这是一种情况

第二种情况你选出来了

选出来就是一个新的

一个next这么一个进程

选择出来之后呢

它会和current这个进程做一个交换

通过调proc_run进一步调switch_to

来完成进程的切换

这就是说这个总控的一个调度函数

那我们再回顾一下

我们说这个schedule函数它很重要

它是一个核心

首先它会在不同的调度点会被调用

调用这个schedule

同时呢 它会调一系列的

进一步的函数

来完成对不同调度算法的

核心函数的调用

从而可以实现

调度算法所要达到的功能

在这个基础上

我们可以实现不同的调度算法

包括我们说的FIFO

那FIFO先进先出

就是和我们原理课讲的

FCFS是一个意思

先来先服务

都是一个意思

这是一种最简单的调度算法

也可以实现我们后续讲到的

Round Robin这个调度算法

以及需要大家做实验去完成的

stride这个调度算法

这就是说这个大致的一个调度框架

操作系统课程列表:

第零讲 在线教学环境准备

-0.1 Piazza讨论区

--piazza访问和使用

--html

-0.2 在线实验平台

--实验平台使用帮助

--平台使用帮助

--Gitlab使用帮助

--IBM内部账号初始化

-0.2在线实验平台

--Raw HTML

第一讲 操作系统概述

-1.1 课程概述

--视频

-第一讲 操作系统概述--练习

-1.2 教学安排

--视频

-1.3 什么是操作系统

--Video

-1.4 为什么学习操作系统,如何学习操作系统

--Video

-1.5 操作系统实例

--视频

-1.6 操作系统的演变

--视频

-1.7 操作系统结构

--视频

第二讲 实验零 操作系统实验环境准备

-2.1 前言和国内外现状

--2.1 前言和国内外现状

-2.2 OS实验目标

--2.2 OS实验目标

-2.3 8个OS实验概述

--2.3 8个OS实验概述

-2.4 实验环境搭建

--2.4 实验环境搭建

-2.5 x86-32硬件介绍

--2.5 x86-32硬件介绍

-2.6 ucore部分编程技巧

--2.6 ucore部分编程技巧

-2.7 演示实验操作过程

--2.7 演示实验操作过程

--Q6

--Q7

--Q10

第三讲 启动、中断、异常和系统调用

-3.1 BIOS

--3.1 BIOS

-3.2 系统启动流程

--3.2 系统启动流程

-3.3 中断、异常和系统调用比较

--3.3 中断、异常和系统调用比较

-第三讲 启动、中断、异常和系统调用--3.3 中断、异常和系统调用比较

-3.4 系统调用

--3.4 系统调用

-第三讲 启动、中断、异常和系统调用--3.4 系统调用

-3.5 系统调用示例

--3.5 系统调用示例

-3.6 ucore+系统调用代码

--3.6 ucore+系统调用代码

第四讲 实验一 bootloader启动ucore os

-4.1 启动顺序

--4.1 启动顺序

-4.2 C函数调用的实现

--4.2 C函数调用的实现

-4.3 GCC内联汇编

--4.3 GCC内联汇编

-4.4 x86中断处理过程

--4.4 x86中断处理过程

-4.5 练习一

--4.5 练习一

-4.6 练习二

--4.6 练习二

-4.7 练习三

--4.7 练习三

-4.8 练习四 练习五

--4.8 练习四练习五

-4.9 练习六

--4.9 练习六

第五讲 物理内存管理: 连续内存分配

-5.1 计算机体系结构和内存层次

--5.1 计算机体系结构和内存层次

-5.2 地址空间和地址生成

--5.2 地址空间和地址生成

-5.3 连续内存分配

--5.3 连续内存分配

-5.4 碎片整理

--5.4 碎片整理

-5.5 伙伴系统

--5.5 伙伴系统

-第五讲 物理内存管理: 连续内存分配--5.6 练习

第六讲 物理内存管理: 非连续内存分配

-6.1 非连续内存分配的需求背景

--6.1 非连续内存分配的需求背景

-6.2 段式存储管理

-- 6.2 段式存储管理

-6.3 页式存储管理

--6.3 页式存储管理

-6.4 页表概述

--6.4 页表概述

-6.5 快表和多级页表

--6.5 快表和多级页表

-6.6 反置页表

--6.6 反置页表

-6.7 段页式存储管理

--6.7 段页式存储管理

-第六讲 物理内存管理: 非连续内存分配--6.8 练习

第七讲 实验二 物理内存管理

-7.1 了解x86保护模式中的特权级

--7.1 了解x86保护模式中的特权级

-第七讲 实验二 物理内存管理--7.1 了解x86保护模式中的特权级

-7.2 了解特权级切换过程

--7.2 了解特权级切换过程

-第七讲 实验二 物理内存管理--7.2 了解特权级切换过程

-7.3 了解段/页表

--7.3 了解段/页表

-第七讲 实验二 物理内存管理--7.3 了解段/页表

-7.4 了解UCORE建立段/页表

--7.4 了解ucore建立段/页表

-第七讲 实验二 物理内存管理--7.4 了解UCORE建立段/页表

-7.5 演示lab2实验环节

--7.5 演示lab2实验环节

第八讲 虚拟存储概念

-8.1 虚拟存储的需求背景

--8.1 虚拟存储的需求背景

-8.2 覆盖和交换

--8.2 覆盖和交换

-8.3 局部性原理

--8.3 局部性原理

-8.4 虚拟存储概念

--8.4 虚拟存储概念

-8.5 虚拟页式存储

--8.5 虚拟页式存储

-8.6 缺页异常

--8.6 缺页异常

第九讲 页面置换算法

-9.1 页面置换算法的概念

--9.1 页面置换算法的概念

-9.2 最优算法、先进先出算法和最近最久未使用算法

--9.2 最优算法、先进先出算法和最近最久未使用算法

-第九讲 页面置换算法--9.2 最优算法、先进先出算法和最近最久未使用算法

-9.3 时钟置换算法和最不常用算法

--9.3 时钟置换算法和最不常用算法

-第九讲 页面置换算法--9.3 时钟置换算法和最不常用算法

-9.4 Belady现象和局部置换算法比较

--9.4 Belady现象和局部置换算法比较

-第九讲 页面置换算法--9.4 Belady现象和局部置换算法比较

-9.5 工作集置换算法

--9.5 工作集置换算法

-第九讲 页面置换算法--9.5 工作集置换算法

-9.6 缺页率置换算法

--9.6 缺页率置换算法

-第九讲 页面置换算法--9.6 缺页率置换算法

-9.7 抖动和负载控制

--9.7 抖动和负载控制

第十讲 实验三 虚拟内存管理

-10.1 实验目标:虚存管理

--10.1 实验目标:虚存管理

-第十讲 实验三 虚拟内存管理--10.1 实验目标:虚存管理

-10.2 回顾历史和了解当下

-- 10.2 回顾历史和了解当下

-第十讲 实验三 虚拟内存管理--10.2 回顾历史和了解当下

-10.3 处理流程、关键数据结构和功能

--10.3 处理流程、关键数据结构和功能

-第十讲 实验三 虚拟内存管理--10.3 处理流程、关键数据结构和功能

-10.4 页访问异常

--10.4 页访问异常

-第十讲 实验三 虚拟内存管理--10.4 页访问异常

-10.5 页换入换出机制

--10.5 页换入换出机制

-第十讲 实验三 虚拟内存管理--10.5 页换入换出机制

第十一讲 进程和线程

-11.1 进程的概念

--11.1 进程的概念

-第十一讲 进程和线程--11.1 进程的概念

-11.2 进程控制块

--11.2 进程控制块

-第十一讲 进程和线程--11.2 进程控制块

-11.3 进程状态

--11.3 进程状态

-第十一讲 进程和线程--11.3 进程状态

-11.4 三状态进程模型

--11.4 三状态进程模型

-11.5 挂起进程模型

--11.5 挂起进程模型

-第十一讲 进程和线程--11.5 挂起进程模型

-11.6 线程的概念

--11.6 线程的概念

-第十一讲 进程和线程--11.6 线程的概念

-11.7 用户线程

--11.7 用户线程

-第十一讲 进程和线程--11.7 用户线程

-11.8 内核线程

--11.8 内核线程

-第十一讲 进程和线程--11.8 内核线程

第十二讲 进程控制

-12.1 进程切换

--12.1 进程切换

-第十二讲 进程控制--12.1 进程切换

-12.2 进程创建

--12.2 进程创建

-第十二讲 进程控制--12.2 进程创建

-12.3 进程加载

--12.3 进程加载

-第十二讲 进程控制--12.3 进程加载

-12.4 进程等待与退出

--12.4 进程等待与退出

-第十二讲 进程控制--12.4 进程等待与退出

第十三讲 实验四 内核线程管理

-13.1 总体介绍

--13.1 总体介绍

-13.2 关键数据结构

--13.2 关键数据结构

-13.3 执行流程

--13.3 执行流程

-13.4 实际操作

--13.4 实际操作

第十四讲 实验五 用户进程管理

-14.1 总体介绍

--14.1 总体介绍

-14.2 进程的内存布局

--14.2 进程的内存布局

-14.3 执行ELF格式的二进制代码-do_execve的实现

--14.3 执行ELF格式的二进制代码-do_execve的实现

-14.4 执行ELF格式的二进制代码-load_icode的实现

--14.4 执行ELF格式的二进制代码-load_icode的实现

-14.5 进程复制

--14.5 进程复制

-14.6 内存管理的copy-on-write机制

--14.6 内存管理的copy-on-write机制

第十五讲 处理机调度

-15.1 处理机调度概念

--15.1 处理机调度概念

-第十五讲 处理机调度--15.1 处理机调度概念

-15.2 调度准则

--15.2 调度准则

-15.3 先来先服务、短进程优先和最高响应比优先调度算法

--15.3 先来先服务、短进程优先和最高响应比优先调度算法

-第十五讲 处理机调度--15.3 先来先服务、短进程优先和最高响应比优先调度算法

-15.4 时间片轮转、多级反馈队列、公平共享调度算法和ucore调度框架

--15.4 时间片轮转、多级反馈队列、公平共享调度算法和ucore调度框架

-第十五讲 处理机调度--15.4 时间片轮转、多级反馈队列、公平共享调度算法和uc

-15.5 实时调度和多处理器调度

--15.5 实时调度和多处理器调度

-第十五讲 处理机调度--15.5 实时调度和多处理器调度

-15.6 优先级反置

--15.6 优先级反置

-第十五讲 处理机调度--15.6 优先级反置

第十六讲 实验六 调度器

-16.1 总体介绍和调度过程

--16.1 总体介绍和调度过程

-16.2 调度算法支撑框架

--16.2 调度算法支撑框架

-16.3 时间片轮转调度算法

--16.3 时间片轮转调度算法

-16.4 Stride调度算法

--16.4 Stride调度算法

第十七讲 同步互斥

-17.1 背景

--17.1 背景

-17.2 现实生活中的同步问题

--17.2 现实生活中的同步问题

-第十七讲 同步互斥--17.2 现实生活中的同步问题

-17.3 临界区和禁用硬件中断同步方法

--17.3 临界区和禁用硬件中断同步方法

-第十七讲 同步互斥--17.3 临界区和禁用硬件中断同步方法

-17.4 基于软件的同步方法

--17.4 基于软件的同步方法

-第十七讲 同步互斥--17.4 基于软件的同步方法

-17.5 高级抽象的同步方法

--17.5 高级抽象的同步方法

-第十七讲 同步互斥--17.5 高级抽象的同步方法

第十八讲 信号量与管程

-18.1 信号量

--18.1 信号量

-第十八讲 信号量与管程--18.1 信号量

-18.2 信号量使用

--18.2 信号量使用

-第十八讲 信号量与管程--18.2 信号量使用

-18.3 管程

--18.3 管程

-第十八讲 信号量与管程--18.3 管程

-18.4 哲学家就餐问题

--18.4 哲学家就餐问题

-18.5 读者-写者问题

--18.5 读者-写者问题

第十九讲 实验七 同步互斥

-19.1 总体介绍

--19.1 总体介绍

-19.2 底层支撑

--19.2 底层支撑

-第十九讲 实验七 同步互斥--19.2 底层支撑

-19.3 信号量设计实现

--19.3 信号量设计实现

-第十九讲 实验七 同步互斥--19.3 信号量设计实现

-19.4 管程和条件变量设计实现

--19.4 管程和条件变量设计实现

-第十九讲 实验七 同步互斥--19.4 管程和条件变量设计实现

-19.5 哲学家就餐问题

--19.5 哲学家就餐问题

第二十讲 死锁和进程通信

-20.1 死锁概念

--20.1 死锁概念

-第二十讲 死锁和进程通信--20.1 死锁概念

-20.2 死锁处理方法

--20.2 死锁处理方法

-第二十讲 死锁和进程通信--20.2 死锁处理方法

-20.3 银行家算法

--20.3 银行家算法

-第二十讲 死锁和进程通信--20.3 银行家算法

-20.4 死锁检测

--20.4 死锁检测

-第二十讲 死锁和进程通信--20.4 死锁检测

-20.5 进程通信概念

--20.5 进程通信概念

-第二十讲 死锁和进程通信--20.5 进程通信概念

-20.6 信号和管道

--20.6 信号和管道

-第二十讲 死锁和进程通信--20.6 信号和管道

-20.7 消息队列和共享内存

--20.7 消息队列和共享内存

-第二十讲 死锁和进程通信--20.7 消息队列和共享内存

第二十一讲 文件系统

-21.1 文件系统和文件

--21.1 文件系统和文件

-第二十一讲 文件系统--21.1 文件系统和文件

-21.2 文件描述符

--21.2 文件描述符

-第二十一讲 文件系统--21.2 文件描述符

-21.3 目录、文件别名和文件系统种类

--21.3 目录、文件别名和文件系统种类

-第二十一讲 文件系统--21.3 目录、文件别名和文件系统种类

-21.4 虚拟文件系统

--21.4 虚拟文件系统

-第二十一讲 文件系统--21.4 虚拟文件系统

-21.5 文件缓存和打开文件

--21.5 文件缓存和打开文件

-第二十一讲 文件系统--21.5 文件缓存和打开文件

-21.6 文件分配

--21.6 文件分配

-第二十一讲 文件系统--21.6 文件分配

-21.7 空闲空间管理和冗余磁盘阵列RAID

--21.7 空闲空间管理和冗余磁盘阵列RAID

-第二十一讲 文件系统--21.7 空闲空间管理和冗余磁盘阵列RAID

第二十二讲 实验八 文件系统

-22.1 总体介绍

--22.1 总体介绍

-第二十二讲 实验八 文件系统--22.1 总体介绍

-22.2 ucore 文件系统架构

--22.2 ucore 文件系统架构

-第二十二讲 实验八 文件系统--22.2 ucore 文件系统架构

-22.3 Simple File System分析

--22.3 Simple File System分析

-第二十二讲 实验八 文件系统--22.3 Simple File System分析

-22.4 Virtual File System分析

--22.4 Virtual File System分析

-第二十二讲 实验八 文件系统--22.4 Virtual File System分

-22.5 I/O设备接口分析

--22.5 I/O设备接口分析

-第二十二讲 实验八 文件系统--22.5 I/O设备接口分析

-22.6 执行流程分析

--22.6 执行流程分析

第二十三讲 I/O子系统

-23.1 I/O特点

--视频

-第二十三讲 I/O子系统--23.1 I/O特点

-23.2 I/O结构

--816C80A0F5E3B8809C33DC5901307461

-第二十三讲 I/O子系统--23.2 I/O结构

-23.3 I/O数据传输

--C58221E14388B9DB9C33DC5901307461

-第二十三讲 I/O子系统--23.3 I/O数据传输

-23.4 磁盘调度

--567A3F1FCBFB3F4C9C33DC5901307461

-第二十三讲 I/O子系统--23.4 磁盘调度

-23.5 磁盘缓存

--C327536B80D25CE79C33DC5901307461

-第二十三讲 I/O子系统--23.5 磁盘缓存

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16.2 调度算法支撑框架笔记与讨论

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