进程调度

什么是操作系统？它的功能和特征？ 操作系统就是管理和控制计算机硬件和软件资源的程序，它的管理功能有： 进程管理 内存管理 文件管理 I/O管理 操作系统是用户与硬件之间的接口，也是硬件和软件之间的接口。 操作系统的四大特征： 并发：两个或多个进程在同一时间间隔内发生，注意和并行的区别。 共享：系统中的资源可供多个并发执行的进程使用。 虚拟：把一个物理实体，变为若干个逻辑上的对应物，如虚拟处理器、虚拟内存、虚拟外部设备。 异步：由于多个程序并发执行和资源有限，进程执行是走走停停的。 什么是管态和目态？为什么要区分管态和目态？ 管态：特权态/系统态/核心态，处于管态的程序可以访问计算机任何资源，访问权限不受限制。通常操作系统在管态运行。 目态：常态/用户态，处于目态的程序只能执行非特权指令，不能直接使用系统资源，不能改变CPU工作状态，且只能访问本程序的存储空间。 区分管态和目态的目的：出于安全考虑，保护操作系统程序。内核程序是用户程序的管理者，需要执行一些特权指令，如I/O指令，中断指令等，特权指令不允许用户直接使用。 如何从目态切换到管态 系统调用：使用中断机制，用户态的进程通过系统调用申请使用操作系统提供的服务程序，主动要求切换到内核态。 异常：CPU运行用户态进程时，发生异常，例如缺页，则会切换到处理当前异常的内核程序中。 I/O中断：I/O设备完成用户请求的操作后

一、常见作业调度（高级调度）算法 1、先来先服务调度算法（FCFS）:就是按照各个作业进入系统的自然次序来调度作业。这种调度算法的优点是实现简单，公平。其缺点是没有考虑到系统中各种资源的综合使用情况，往往使短作业的用户不满意，因为短作业等待处理的时间可能比实际运行时间长得多。 2、短作业优先调度算法(SPF): 就是优先调度并处理短作业，所谓短是指作业的运行时间短。而在作业未投入运行时，并不能知道它实际的运行时间的长短，因此需要用户在提交作业时同时提交作业运行时间的估计值。 3、最高响应比优先算法(HRN)：FCFS可能造成短作业用户不满，SPF可能使得长作业用户不满，于是提出HRN，选择响应比最高的作业运行。响应比=1+作业等待时间/作业处理时间。 基本概念： 作业周转时间（Ti）＝完成时间(Tei)－提交时间(Tsi) 作业平均周转时间(T)＝周转时间/作业个数 作业带权周转时间（Wi）＝周转时间/运行时间 响应比＝（等待时间＋运行时间）/运行时间 4.基于优先数调度算法(HPF)：每一个作业规定一个表示该作业优先级别的整数，当需要将新的作业由输入井调入内存处理时，优先选择优先数最高的作业。 5.均衡调度算法，即多级队列调度算法。 二、常见进程调度（低级调度）算法 1、先进先出算法(FIFO)：按照进程进入就绪队列的先后次序来选择。即每当进入进程调度

1、 进程基本概念 ：进程是程序的一次运行。 是系统进程资源分配和调度的基本单位。 2、进程三态：运行状态、就绪状态、堵塞状态。三态转换规则， 就绪状态 的进程因为调度进程 运行状态 ， 运行状态 因为时间片用完而进入 就绪状态 ，因为I/O请求而进入 堵塞状态 。I/O完毕后进入 就绪状态。 创建完毕直接进入 就绪状态 。等待处理机调度。 3、 挂起状态引入原因 ：1）终端用户请求。2）父进程请求，3）负荷调节须要，4）操作系统须要。 原三态进一步能够分为：运行状态、活动就绪状态、精巧就绪状态、活动堵塞状态、精巧堵塞状态；处于活动态的进程因为挂起请求而进行精巧状态。 进程创建完毕可直接进入活动就绪状态和精巧就绪状态。程序运行结束就可以进入终止状态。 4、 进程控制块（PCB） ：进程标识符、处理机状态、进程调度信息、进程控制信息（程序、数据、资源清单等）。PCB是进程存在的唯一标志。 5、创建进程 创建进程的可能原因：用户登录、作业调度、提供服务、应用请求等。 创建进程过程：1）申请空白PCB，2）为进程分配资源，3）初始化PCB。4）将新进程插入到就绪队列。 6、终止进程 终止进程原因：正常结束、异常结束、外界干预等。 终止进程过程：1）依据进程标识符。在PCB集合中找到目标进程，2）终止该进程的运行，3）撤销其子进程，4）归还系统资源。5）撤销PCB。 7、进程同步概念

概念： 程序(program)只是一组指令的有序集合。 任务(task)是最抽象的,是一个一般性的术语,指由软件完成的一个活动。一个任务既可以是一个进程,也可以是一个线程。简而言之,它指的是一系列共同达到某一目的的操作。例如,读取数据并将数据放入内存中。这个任务可以作为一个进程来实现,也可以作为一个线程（或作为一个中断任务）来实现。 　　进程(process)常常被定义为程序的执行。可以把一个进程看成是一个独立的程序,在内存中有其完备的数据空间和代码空间。一个进程所拥有的数据和变量只属于它自己。 进程是表示资源分配的基本单位，又是调度运行的基本单位。例如，用户运行自己的程序，系统就创建一个进程，并为它分配资源，包括各种表格、内存空间、磁盘空间、I／O设备等。然后，把该进程放人进程的就绪队列。进程调度程序选中它，为它分配CPU以及其它有关资源，该进程才真正运行。所以，进程是系统中的并发执行的单位。 　　在Mac、Windows NT等采用微内核结构的操作系统中，进程的功能发生了变化：它只是资源分配的单位，而不再是调度运行的单位。在微内核系统中，真正调度运行的基本单位是线程。因此，实现并发功能的单位是线程。 　　线程(tread)则是某一进程中一路单独运行的程序。也就是说,线程存在于进程之中。一个进程由一个或多个线程构成,各线程共享相同的代码和全局数据,但各有其自己的堆栈

转自百度知道 https://zhidao.baidu.com/question/1493972177685493419.html 操作系统有四个基本特征 , 如下: 1.并发（concurrence） 并行性与并发性这两个概念是既相似又区别的两个概念。并行性是指两个或者多个事件在同一时刻发生，这是一个具有微观意义的概念，即在物理上这些事件是同时发生的；而并发性是指两个或者多个事件在同一时间的间隔内发生，它是一个较为宏观的概念。在多道程序环境下，并发性是指在一段时间内有多道程序在同时运行，但在单处理机的系统中，每一时刻仅能执行一道程序，故微观上这些程序是在交替执行的。 应当指出，通常的程序是静态实体，它们是不能并发执行的。为了使程序能并发执行，系统必须分别为每个程序建立进程。进程，又称任务，简单来说，是指在系统中能独立运行并作为资源分配的基本单位，它是一个活动的实体。多个进程之间可以并发执行和交换信息。一个进程在运行时需要运行时需要一定的资源，如 cpu,存储空间，及 i/o设备 等。在 操作系统 中引入进程的目的是使程序能并发执行。 2.共享 (sharing) 所谓共享是指，系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用。由于资源的属性不同，故多个进程对资源的共享方式也不同，可以分为：互斥共享方式 和 同时访问方式 3.虚拟 (virtual)

1、调度时机：创建新的进程后、运行进程退出时、进程因为I/o或其他原因阻塞时、发生I/o中断（完成了i/o的阻塞进程变为了就绪进程） 2、调度算法应用环境： 批处理系统，交互式系统，实时系统， 不同的系统有不同的调度策略 3、批处理系统： 先来先服务：非抢占式 当正在运行的进程被阻塞时，队列中的第一个进程就接着运行，在被阻塞的进程变为就绪时，像一个新来的作业一样，拍到队列的末尾。 优缺点：利于长作业，不利于短作业。造成处理机和I/O设备得不到充分利用。 最短作业优先：适用于运行时间可以预知的非抢占式批处理调度算法。 优缺点：有利于短作业，长作业因得不到资源饿死。 最短剩余时间优先：进程运行时间必须提前掌握，调度程序总是选择剩余运行时间最短的进程运行，抢占式调度算法。但是这种调度策略必须记录进程过去被服务的时间，增加了开销 优缺点：开销大，不利于长进程。 4、交互式系统中的调度： 时间片轮转算法：时间片设置过短，会导致过多的进程切换，降低cpu效率。如果设置太长有可能引起对短的交互请求的响应时间变长。时间片一般设置到20ms-50ms 优先级调度算法：进程的优先级与进程的紧迫度有关，分为动态优先级和静态优先级，为了防止高优先级无休止的运行下去，调度程序可以在每个时钟中断降低当前进程的优先级。如果这个动作导致该进程的优先级地狱次高优先级的进程，则进程切换。 多级队列调度算法

A、CFQ（完全公平排队I/O调度程序） 最新的内核版本和发行版中，都选择CFQ做为默认的I/O调度器，对于通用的服务器是最好的选择。 CFQ对于多媒体应用（video，audio）和桌面系统是最好的选择。 CFQ赋予I/O请求一个优先级，而I/O优先级请求独立于进程优先级，高优先级的进程的读写不能自动地继承高的I/O优先级。 对于很多IO压力较大的场景就并不是很适应，尤其是IO压力集中在某些进程上的场景。因为这种场景我们需要更多的满足某个或者某几个进程的IO响应速度，而不是让所有的进程公平的使用IO，比如数据库应用。 CFQ试图均匀地分布对I/O带宽的访问，避免进程被饿死并实现较低的延迟，是deadline和as调度器的折中。 CFQ工作原理： CFQ为每个进程/线程，单独创建一个队列来管理该进程所产生的请求，也就是说每个进程一个队列，每个队列按照上述规则进行merge和sort。 各队列之间的调度使用时间片来调度，以此来保证每个进程都能被很好的分配到I/O带宽，I/O调度器每次执行一个进程的4次请求。可以调queued和quantum来优化。 B、NOOP（电梯式调度程序） 在Linux 2.4或更早的版本的调度程序，那时只有这一种I/O调度算法，I/O请求被分配到队列，调度由硬件进行，只有当CPU时钟频率比较有限时进行。 Noop对所有的I/O请求都用FIFO队列形式处理

原文地址： https://www.yangcs.net/posts/understanding-resource-limits-in-kubernetes-cpu-time/ 在关于 Kubernetes 资源限制的系列文章的 第一篇文章 中，我讨论了如何使用 ResourceRequirements 对象来设置 Pod 中容器的内存资源限制，以及如何通过容器运行时和 linux control group（ cgroup ）来实现这些限制。我还谈到了 Requests 和 Limits 之间的区别，其中 Requests 用于在调度时通知调度器 Pod 需要多少资源才能调度，而 Limits 用来告诉 Linux 内核什么时候你的进程可以为了清理空间而被杀死。在这篇文章中，我会继续仔细分析 CPU 资源限制。想要理解这篇文章所说的内容，不一定要先阅读上一篇文章，但我建议那些工程师和集群管理员最好还是先阅读完第一篇，以便全面掌控你的集群。 1. CPU 限制 正如我在上一篇文章中提到的， CPU 资源限制比内存资源限制更复杂，原因将在下文详述。幸运的是 CPU 资源限制和内存资源限制一样都是由 cgroup 控制的，上文中提到的思路和工具在这里同样适用，我们只需要关注他们的不同点就行了。首先，让我们将 CPU 资源限制添加到之前示例中的 yaml： resources:

线程概念的引入背景 进程 　　之前我们已经了解了操作系统中进程的概念，程序并不能单独运行，只有将程序装载到内存中，系统为它分配资源才能运行，而这种执行的程序就称之为进程。程序和进程的区别就在于：程序是指令的集合，它是进程运行的静态描述文本；进程是程序的一次执行活动，属于动态概念。在多道编程中，我们允许多个程序同时加载到内存中，在操作系统的调度下，可以实现并发地执行。这是这样的设计，大大提高了CPU的利用率。进程的出现让每个用户感觉到自己独享CPU，因此，进程就是为了在CPU上实现多道编程而提出的。 有了进程为什么要有线程 　　进程有很多优点，它提供了多道编程，让我们感觉我们每个人都拥有自己的CPU和其他资源，可以提高计算机的利用率。很多人就不理解了，既然进程这么优秀，为什么还要线程呢？其实，仔细观察就会发现进程还是有很多缺陷的，主要体现在两点上： 进程只能在一个时间干一件事，如果想同时干两件事或多件事，进程就无能为力了。 进程在执行的过程中如果阻塞，例如等待输入，整个进程就会挂起，即使进程中有些工作不依赖于输入的数据，也将无法执行。 　　如果这两个缺点理解比较困难的话，举个现实的例子也许你就清楚了：如果把我们上课的过程看成一个进程的话，那么我们要做的是耳朵听老师讲课，手上还要记笔记，脑子还要思考问题，这样才能高效的完成听课的任务。而如果只提供进程这个机制的话

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