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(shí)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(huì)造成并發(fā)多線程對(duì)公共資源的不可控爭(zhēng)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(jì)與實(shí)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(diǎn)。接著，對(duì)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(diǎn)，通過深入地分析Linux3.0時(shí)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(shí)現(xiàn)找到了 Linux調(diào)度器的不足之處——執(zhí)行負(fù)載均衡時(shí)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(huì)引起總線有效利用率的下降。舉例來說，可能會(huì)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(huì)，這些情況都會(huì)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(yùn)行時(shí)的性能計(jì)數(shù)來評(píng)估其在最近的采樣時(shí)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(jì)數(shù)器就可獲取線程運(yùn)行時(shí)有效執(zhí)行指令數(shù)目、各層級(jí) Cache未命中數(shù)，從而計(jì)算出采樣時(shí)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(shí)間窗口值的確定就很關(guān)鍵

4、。采樣時(shí)間窗口寬度過小，就無法評(píng)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(shí)機(jī)就不好，也許會(huì)錯(cuò)過可以提前避免爭(zhēng)用高峰的調(diào)控時(shí)機(jī)。在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)通過重復(fù)測(cè)試確定了時(shí)間窗口的合適取值。在對(duì)原SMP負(fù)載均衡算法實(shí)現(xiàn)做優(yōu)化時(shí)，不僅考慮到 CPU/Cache親和性同時(shí)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(duì)采用了STREAM Benchmark的三組測(cè)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