XV6学习（13）调度：让多个进程共享一个CPU

引言

在计算机系统中，CPU是执行指令的中心，它是计算机的大脑。然而，在现代操作系统中，几乎所有操作系统都会运行数量远多于CPU数量的进程，因此需要对CPU进行分时共享。理想情况下这种共享应该是对用户进程透明的。一个常用的方法是通过多路复用将进程分配到硬件CPU上，使每个进程有其自己的虚拟CPU。XV6在两种情况下会对CPU的进程进程切换从而实现复用：一种是XV6进程因等待I/O或其他事件而阻塞时；另一种是当XV6决定同时运行多个进程时。

进程调度

进程调度是操作系统的重要组成部分，它负责管理和分配CPU时间给各个进程。进程调度算法决定了哪个进程在什么时候获得CPU时间，以及获得多少CPU时间。XV6支持多种进程调度算法，包括：

• 时间片调度：时间片调度是一种简单的进程调度算法，它将CPU时间分成相等的时间片，每个进程轮流获得一个时间片。当一个进程用完它的时间片后，它会被挂起，下一个进程被调度运行。
• 抢占式调度：抢占式调度是一种进程调度算法，它允许高优先级的进程抢占低优先级的进程的CPU时间。当一个高优先级的进程到达时，它会立即被调度运行，即使当前正在运行的进程还没有用完它的时间片。
• 非抢占式调度：非抢占式调度是一种进程调度算法，它不允许高优先级的进程抢占低优先级的进程的CPU时间。当一个高优先级的进程到达时，它会等待当前正在运行的进程用完它的时间片后才被调度运行。
• 优先级调度：优先级调度是一种进程调度算法，它根据进程的优先级来决定哪个进程获得CPU时间。优先级高的进程会优先获得CPU时间。
• 轮转调度：轮转调度是一种进程调度算法，它将进程按FCFS（先来先服务）的顺序排列，并轮流给每个进程分配一个时间片。当一个进程用完它的时间片后，它会被移到队尾，下一个进程被调度运行。
• 多级反馈队列调度：多级反馈队列调度是一种进程调度算法，它将进程分为多个队列，每个队列都有自己的调度算法。当一个进程进入系统时，它会被分配到一个队列，根据它的优先级和资源使用情况，它可能会在队列之间移动。

XV6的进程调度

XV6采用的是轮转调度算法，它将所有进程按FCFS的顺序排列，并轮流给每个进程分配一个时间片。当一个进程用完它的时间片后，它会被移到队尾，下一个进程被调度运行。XV6的时间片长度为10毫秒，这是一个相对较短的时间片，这有助于减少进程之间的切换开销。

XV6还支持抢占式调度，这意味着高优先级的进程可以抢占低优先级的进程的CPU时间。XV6的进程优先级分为0到31，数字越大优先级越高。当一个高优先级的进程到达时，它会立即被调度运行，即使当前正在运行的进程还没有用完它的时间片。

XV6的进程调度算法相对简单，但它非常有效。XV6可以很好地支持多种类型的应用程序，包括交互式应用程序和批处理应用程序。

结论

进程调度是操作系统的重要组成部分，它负责管理和分配CPU时间给各个进程。XV6采用的是轮转调度算法，它将所有进程按FCFS的顺序排列，并轮流给每个进程分配一个时间片。XV6还支持抢占式调度，这意味着高优先级的进程可以抢占低优先级的进程的CPU时间。XV6的进程调度算法相对简单，但它非常有效。XV6可以很好地支持多种类型的应用程序，包括交互式应用程序和批处理应用程序。