Polityki szeregowania zadań¶

Procedura szeregująca jest częścią jądra, która decyduje o kolejności wykonywania działających procesów przez procesor. Linuksowa procedura szeregująca oferuje trzy różne polityki szeregowania zadań: jedną dla zwykłych procesów oraz dwie dla aplikacji czasu rzeczywistego. Każdemu procesowi przypisywana jest wartość priorytetu statycznego, sched_priority, która może być zmieniana tylko poprzez wywołania systemowe. Koncepcyjnie, procedura szeregująca zarządza listami działających procesów przypisanymi każdej z możliweych wartości sched_priority, która to wartość musi mieścić się w zakresie od 0 do 99. Aby zdecydować, który proces należy uruchomić jako następny, procedura szeregująca poszukuje niepustej listy o najwyższym priorytecie statycznym i bierze proces z początku tej listy. Polityka szeregowania zadań określa dla każdego z procesów o danyej wartości priorytetu statycznego, gdzie zostanie on wstawiony na listę i jak będzie się w jej obrębie przemieszczał.

SCHED_OTHER jest domyślną, uniwersalną polityką dzielenia czasu, używaną przez większość procesów. SCHED_FIFO i SCHED_RR są przeznaczone dla specjalnych aplikacji, dla których czas jest sprawą krytyczną i które muszą mieć dokładną kontrolę nad sposobem, w jaki podejmowane są decyzje o wykonywaniu działających procesów. Procesy korzystające z polityki szeregowania SCHED_OTHER muszą mieć przypisany priorytet statyczny równy 0, a procesy korzystające z SCHED_FIFO lub SCHED_RR mogą mieć wartość tego priorytetu z zakresu od 1 do 99. Priorytet statyczny wyższy niż 0 mogą uzyskiwać tylko procesy działające z uprawnieniami superużytkownika i wobec tego tylko one mogą korzystające z polityk szeregowania SCHED_FIFO i SCHED_RR. Wywołania systemowe sched_get_priority_min i sched_get_priority_max służą do określania zakresów priorytetów odpowiadających określonym politykom w sposób przenośny, właściwy dla systemów zgodnych z POSIX.1b.

Szeregowanie zadań jest wywłaszczające: jeśli proces o wyższym priorytecie statycznym staje się gotowy do działania, proces bieżący zostanie wywłaszczony i wróci do swojej kolejki oczekiwania. Polityka szeregowania zadań określa tylko kolejność na liście działających procesów o tym samym priorytecie statycznym.

SCHED_FIFO: Szeregowanie typu pierwszy na wejściu-pierwszy na wyjściu¶

(First In-First Out), SCHED_FIFO, może być używane tylko ze statycznymi priorytetami wyższymi niż 0 oznaczającymi, że gdy proces SCHED_FIFO stanie się gotowy do działania, to zawsze i natychmiast wywłaszczy wszystkie aktualnie działające procesy SCHED_OTHER. SCHED_FIFO jest prostym algorytmem szeregowania bez kwantowania czasu. Procesów szeregowanych według polityki SCHED_FIFO dotyczą następujące reguły: Proces SCHED_FIFO, który został wywłaszczony przez inny proces o wyższym priorytecie pozostanie na początku listy dla swojego priorytetu i jego wykonywanie zostanie wznowione, gdy tylko procesy o wyższym priorytecie zostaną znów zablokowane. Gdy proces SCHED_FIFO staje się gotowy do działania, jest on wstawiany na koniec listy dla swojego priorytetu. Wywołanie sched_setscheduler lub sched_setparam wstawia proces SCHED_FIFO (lub SCHED_RR), określony przez pid na początek listy (o ile był on uruchamialny). W wyniku tego, może on wywłaszczyć aktualnie działający proces, jeśli oba mają ten sam priorytet. (POSIX 1003.1 określa, że proces powinien trafiać na koniec listy.) Proces wywołujący sched_yield zostanie wstawiony na koniec listy. Żadne inne zdarzenia nie mogą przesunąć procesu, szeregowanego wedłu polityki SCHED_FIFO, a znajdującego się na liście procesów oczekujących o jednakowych statycznych priorytetach. Proces SCHED_FIFO działa dopóki nie zostanie zablokowany przez żądanie we/wy, wywłaszczenie przez proces o wyższym priorytecie, lub przez wywołanie (samodzielne) funkcji sched_yield.

SCHED_RR: Szeregowanie typu cyklicznego (Round Robin),¶

SCHED_RR, jest prostym rozszerzeniem SCHED_FIFO. Wszystko, co powiedziano o SCHED_FIFO, dotyczy także SCHED_RR, z tym że każdy z procesów może działać tylko przez określony okres (kwant) czasu. Jeśli proces działający według polityki SCHED_RR działa przez czas dłuższy lub równy temu okresowi, zostanie on wstawiony na koniec listy dla swojego priorytetu. Proces SCHED_RR, który został wywłaszczony przez proces o wyższym priorytecie i wznowił działanie, dokończy niewykorzystaną część cyklicznego kwantu czasu. Długość kwantu czasu można odczytać za pomocą funkcji sched_rr_get_interval.

SCHED_OTHER: Domyślne szeregowanie linuksowe,¶

SCHED_OTHER, może być używane tylko ze statycznym priorytetem równym 0. SCHED_OTHER jest standardową linuksową procedurą szeregowania zadań poprzez przydzielanie czasu, przeznaczoną dla wszystkich procesów, które nie mają specjalnych wymagań odnośnie czasu rzeczywistego wymagających wykorzystania mechanizmu priorytetów statycznych. Proces, który ma być uruchomiony, jest wybierany z listy dla priorytetu statycznego 0 w oparciu o określany jedynie wewnątrz tej listy priorytet dynamiczny. Wspomniany priorytet dynamiczny jest oparty na wartości "nice" (ustawianej za pomocą funkcji systemowych nice i setpriority) i zwiększany w każdym kwancie czasu, w którym proces jest gotów do działania, lecz procedura szeregująca mu tego zabrania. Zapewnia to uczciwy postęp wszystkim procesom polityki SCHED_OTHER.

Czas odpowiedzi¶

Zablokowany proces o wysokim priorytecie, oczekujący na we/wy ma określony czas odpowiedzi przed ponownym jego szeregowaniem. Autor sterownika urządzenia może znacznie zmniejszyć czas odpowiedzi, używając procedury obsługi przerwań typu "slow interrupt".

Różne¶

Procesy potomne dziedziczą poprzez fork(2) algorytm szeregowania i parametry.

Procesom czasu rzeczywistego do unikania opóźnień stronicowania zazwyczaj potrzebne jest blokowanie pamięci. Może ono być wykonane za pomocą mlock(2) lub mlockall(2).

Ponieważ nieblokująca nieskończona pętla w procesie, szeregowanym wegług polityki SCHED_FIFO lub SCHED_RR będzie (wiecznie) blokować wszystkie procesy o niższym priorytecie, twórca oprogramowania powinien na konsoli zawsze trzymać dostępną powłokę, szeregowaną z wyższym priorytetem statycznym niż testowana aplikacja. Umożliwi ona awaryjne ubicie testowanych aplikacji czasu rzeczywistego, które nie blokują, lub nie kończą się zgodnie z oczekiwaniami. Jako że procesy SCHED_FIFO i SCHED_RR mogą wywłaszczać inne procesy na zawsze, tylko procesy roota mogą włączać te polityki szeregowania zadań.

Systemy POSIX-owe, na których dostępne są sched_setscheduler i sched_getscheduler, definiują w <unistd.h> _POSIX_PRIORITY_SCHEDULING.