多處理器系統(tǒng)的線程調(diào)度策略研究.pdf

1、在復(fù)合了片上多核（CMP）、同時多線程（SMT）技術(shù)的 SMP系統(tǒng)中，不合理的資源共享機(jī)制可能會造成并發(fā)多線程對公共資源的不可控爭用，從而導(dǎo)致系統(tǒng)吞吐量與資源利用率的降低。因此，設(shè)計與實現(xiàn)側(cè)重于優(yōu)化系統(tǒng)資源使用的SMP調(diào)度機(jī)制一直是操作系統(tǒng)研究中的重要方向。
　　本論文首先介紹了多處理器多核架構(gòu)技術(shù)的演進(jìn)與相應(yīng)特點。接著，對相應(yīng)架構(gòu)下線程調(diào)度策略的研究進(jìn)行了回顧與總結(jié)。隨后，論文概述了Linux調(diào)度器的發(fā)展歷程與相應(yīng)版本調(diào)度器的特

2、點，通過深入地分析Linux3.0時代仍然沿用的CFS調(diào)度器框架和基于調(diào)度域的負(fù)載均衡實現(xiàn)找到了 Linux調(diào)度器的不足之處——執(zhí)行負(fù)載均衡時只考慮的是均衡各CPU的工作負(fù)載，而沒有考慮總線帶寬使用的均衡操作恰恰會引起總線有效利用率的下降。舉例來說，可能會出現(xiàn)過高帶寬需求的進(jìn)程被遷移后得到了充分執(zhí)行從而耗盡了總線的可用帶寬；也可能出現(xiàn)有合理帶寬需求的進(jìn)程始終無法遷出重載的CPU從而缺少執(zhí)行機(jī)會，這些情況都會使總線帶寬資源無法得到有效的利

3、用。
　　最后，論文提出了考慮總線帶寬使用優(yōu)化的 SMP調(diào)度策略與基于當(dāng)前 Linux調(diào)度器的改進(jìn)方法。改進(jìn)的思路是通過獲取線程運行時的性能計數(shù)來評估其在最近的采樣時間窗口內(nèi)總線帶寬使用狀況，以此為任務(wù)調(diào)度提供直接的決策依據(jù)。利用處理器內(nèi)建的硬件性能計數(shù)器就可獲取線程運行時有效執(zhí)行指令數(shù)目、各層級 Cache未命中數(shù)，從而計算出采樣時間窗口內(nèi)使用的平均總線帶寬。由于是基于總線使用的歷史情況做調(diào)控，采樣周期與時間窗口值的確定就很關(guān)鍵

4、。采樣時間窗口寬度過小，就無法評估近期線程平均帶寬使用情況；寬度過大則調(diào)度分配帶寬的時機(jī)就不好，也許會錯過可以提前避免爭用高峰的調(diào)控時機(jī)。在具體實現(xiàn)時通過重復(fù)測試確定了時間窗口的合適取值。在對原SMP負(fù)載均衡算法實現(xiàn)做優(yōu)化時，不僅考慮到 CPU/Cache親和性同時也基于進(jìn)程總線帶寬的使用狀況來挑選遷移進(jìn)程。針對采用了STREAM Benchmark的三組測試結(jié)果的分析表明改進(jìn)方案在不影響原有算法CPU負(fù)載均衡效果的基礎(chǔ)上優(yōu)化了總線帶寬