Планировщик задач в Linux.
Автор: Vinayak Hegde
Перевод: Андрей Киселев


Почему так важна архитектура планировщика

В ядре имеются две, наиболее критичные ко времени исполнения, части -- это подсистема управления памятью и планировщик задач. Связано это с тем, что они влияют на работу практически всех остальных частей ядра и операционной системы в целом. По этой причине они должны быть абсолютно безупречны и оптимальны. Ядро Linux имеет широкую область применения, начиная от небольших встроенных устройств и заканчивая супер-ЭВМ. Разработка планировщика -- это настоящее "шаманство". Независимо от того насколько хорошо реализован планировщик, всегда найдется человек, который будет полагать, что некоторые категории процессов планируются на исполнение недостаточно хорошо.

В этой статье я преднамеренно старался избегать комментариев исходного кода планировщика, поскольку вы легко сможете найти их (комментарии) в Сети (см. радел Ссылки). Здесь рассматриваются проблемы, с которыми столкнулись разработчики при создании нового планировщика, как эти проблемы были решены и в каком направлении предполагается развивать планировщик дальше. Могу сказать, что лучший путь к пониманию лежит через изучение исходного кода. Если у вас установлены исходные тексты ядра, то реализацию планировщика вы найдете в kernel/sched.c.

Цели планирования

Планировщик Linux преследует несколько целей :

  1. Беспристрастность :

    Планировщик должен беспристрастно выделять процессорное время каждой задаче. В новом ядре был проделан обширный объем работ для того, чтобы обеспечить справедливое распределение квантов времени между процессами.

  2. Производительность и загрузка процессора :

    Планировщик должен стараться максимизировать производительность и загрузку процессора. Обычно это достигается за счет увеличения объема мультипрограммирования. Но такой подход дает прирост только до определенного момента, после которого становится непродуктивным.

  3. Минимальные накладные расходы :

    Сам планировщик должен занимать процессор настолько малое время, насколько это возможно. Время реакции планировщика должно быть минимальным. Но тут есть хитрый момент. Вообще считается, что процесс планирования не есть полезная работа (??). Однако, если планирование произведено безупречно, даже если оно потребовало дополнительных затрат некоторого количества времени, то это определенно стоит затраченных усилий. Но как решить -- где "золотая середина"? Большинство планировщиков решают эту проблему с помощью эвристических алгоритмов.

  4. Планирование на основе приоритетов :

    Приоритетное планирование означает, что одни процессы могут иметь превосходство перед другими в конкуренции за процессор. Планировщик, по крайней мере, должен различать процессы занятые вводом-выводом и "числодробилки". Кроме того должен быть учтен эффект "застаивания" так, чтобы в системе не было "зависших" процессов. Linux поддерживает приоритеты и различает разные категории процессов. Ядро различает пакетные и интерактивные задачи. Каждая из них получает свою долю процессорного времени в соответствии со своим приоритетом. Вероятно кто-то из вас уже пользовался командой nice для изменения приоритета процесса.

  5. Время цикла обслуживания, время ожидания :

    Время цикла обслуживания -- это сумма времени, потраченного на обслуживание процесса и время, проведенное задачей в очереди готовых к запуску процессов. Это время должно быть сведено к минимуму.

  6. Время отклика и дисперсия :

    Скорость реакции программы должна быть настолько высокой, насколько это возможно. Но не надо забывать и о другом важном показателе -- дисперсии времени отклика, который зачастую игнорируется. Совершенно недопустимо, когда среднее время отклика задачи невелико, но при этом иногда возникают длительные задержки в интерактивных процессах.

  7. Прочие :

    Планировщик должен преследовать и другие цели, например предсказуемость. Поведение планировщика должно быть предсказуемым для данного множества процессов с назначенными приоритетами. При увеличении нагрузки, падение производительности планировщика должно быть гладким. Это особенно важно, поскольку Linux приобретает все большую популярность на рынке серверов, а серверы могут испытывать серьезные нагрузки в часы пик.

Усовершенствования в планировщике

Ссылки


Vinayak Hedge

В настоящее время ведет курс APGDST в NCST. Область его интересов - сети, системы параллельных вычислений и языки программирования. Он верит, что Linux даст программной индустрии то же, что в свое время дало изобретение печати миру науки и литературы. В редкие периоды свободного времени он любит слушать музыку и читать книги. В настоящее время работает в проекте LIberatioN-UX, где он занимается настройкой удаленно-загружаемых рабочих станций под управлением Linux (тонкие клиенты) для учебных заведений/корпораций.


Примечания редактора

[*1] См. info-страницы к программе nice -- уровни от -20 (самый высокий уровень) до 19 (самый низкий уровень).


Copyright (C) 2003, Vinayak Hegde.

Hosted by uCoz