[发明专利]一个在schedsim中模拟linux调度器的方法

说明书

技术领域

本发明涉及操作系统内核模拟领域，尤其涉及一个在schedsim中模拟linux调度器的方法。

背景技术

调度器即在多任务系统中，在合适的时间通过一定机制选择任务执行的一种方法，它是多任务操作系统的基础。在linux操作系统中调度器对系统性能具有重大的影响。

在操作系统中，CPU是一种资源，调度器可以临时分配一个任务在上面执行(单位是时间片)。调度器使得我们同时执行多个程序成为可能，因此可以与具有各种需求的用户共享CPU。

调度器的一个重要目标是有效地分配CPU时间片，同时提供很好的用户体验。调度器还需要面对一些互相冲突的目标，例如既要为关键实时任务最小化响应时间，又要最大限度地提高CPU的总体利用率。

在操作系统的发展过程中，人们根据不同的应用需求提出了多种多样的调度算法，如先到先服务调度、最短作业优先调度、轮转法调度、多级队列调度。这些调度算法在不同的领域都有着广泛的应用。但没有一种调度算法适用于所有的情况，对于不同的软硬件需求，需要选择合适的调度机制。Linux作为一个通用操作系统，它的调度算法也经历了长久的演变过程。从最早期的循环检测到2.6.24的Complete Fair Schedule调度，其核心调度代码几经更改。在Linux2.6内核中，调度器将进程分为三类：

1)交互式进程)此类进程有大量的人机交互，因此进程不断地处于睡眠状态，等待用户输入。典型的应用比如编辑器vi。此类进程对系统响应时间要求比较高，否则用户会感觉系统反应迟缓。

2)批处理进程)此类进程不需要人机交互，在后台运行，需要占用大量的系统资源。但是能够忍受响应延迟。比如编译器。

3)实时进程)实时对调度延迟的要求最高，这些进程往往执行非常重要的操作，要求立即响应并执行。比如视频播放软件或飞机飞行控制系统，很明显这类程序不能容忍长时间的调度延迟，轻则影响电影放映效果，重则机毁人亡。

根据进程的不同分类Linux采用不同的调度策略。对于实时进程，采用FIFO或者Round Robin的调度策略。对于普通进程，则需要区分交互式和批处理式的不同。传统Linux调度器提高交互式应用的优先级，使得它们能更快地被调度。而CFS和RSDL等新的调度器的核心思想是“完全公平”。这个设计理念不仅大大简化了调度器的代码复杂度，还对各种调度需求提供了更完美的支持。

当新的调度算法提出后，为了检测算法在linux上的性能，需要修改linux内核调度器以及时钟中断等相关的内容，这需要对linux内核非常熟悉，而且还要有扎实的linux内核编程经验及调试经验，对于多数人来说是不现实的。因此需要一个对Linux内核调度机制的模拟平台，目前有很多虚拟机软件及模拟平台来运行整个操作系统，如VMvare，sosim，sesc，schedsim等。其中多数是对完整OS的模拟，不利于快速获得调度效果。Schedsim是一个专门针对linux调度算法的模拟器，提供了良好的接口及几种常见的调度算法，可以容易的实现新的调度算法并可立刻获得直观的结果。但它对多处理器的情况支持太单一，系统中只有一个就绪队列，而且不支持linux的新调度算法。

发明内容

本发明的目的是克服schedsim的不足，提供一个在schedsim中模拟linux调度器的方法。

包括如下步骤：

1)修改schedsim的调度接口，为其添加变量timeinterval，来记录模拟过程的时钟中断大小；

2)修改schedsim的调度接口，为其添加数组processCap和processLists，用来记录每个处理器的处理能力及就绪队列；

3)修改调度接口中的方法RunNextTimeUnit，当时钟周期为0时把任务分配到各处理器，当时钟中断来临时对每个处理器的就绪队列调度；

4)添加linux调度算法Complete Fair Scheduler，添加相应的算法类CFSScheduler、CFSProcessList和CompleteFairProcess；

5)修改SchedulerGenerator，加入complete fair scheduler调度算法。