《自己动手写操作系统》第六章：进程调度

    摘要：进程和任务都有轻重缓急之分，如何让高优先级别的进程能够获得很好的CPU权限？进程调度方面有很多算法——时间片轮转算法、绝对优先级算法、动态有限级算法、短作业优先算法等。本文，我们将结合实践篇轮转算法实现一种绝对优先级算法。

1.固定非等比例下的延迟

    我们来修改A、B、C三个进程的延迟：
 

75  *======================================================================*/
 76 void TestA()
 77 {
 78     while(1){
 79         disp_str("A.");
 80         milli_delay(300);B、C对应改成900和1500
 81     }
 82 }

        这样以后，打印出来A、B、C的个数是181：65：39.我们来分析一下这个比例：很显然，这里面的延迟指令实际上是靠CPU执行一系列指令来实现的，milli_delay（300）我们可以理解成300条nop指令。也就是说，循环体的长度与时间成正比。假设每隔30条指令，触发依次时钟中断，那么A、B、C程序执行一个循环被中断的次数是10、30、50，而每次中断，程序控制权就会转交到下一个进程。可以估算，循环内中断越多，被打印的次数越少，但为什么不是1：3：5的比例呢？我们可以这样理解，每次中断，打印的字符个数分别为：1/10；1/30/；1/50也就是15：5：3，这样看来倒是比较符合我们的比例。

2.利用延迟，实现优先级别

    想一想，优先级的调度本来应该在调度函数中实现，如果我们在调度函数中能够设计成这样：以每次中断为一个时间片，给A、B、C分别分配150、50、30个时间片，先运行A，150个时间片之后，运行B.....等到C也运行完毕的时候，重新运行A，150个时间片之后....
    为了实现我们的设想，需要做哪些改动呢？
首先，进程结构体中我们要增加两个int 类型的变量，remained_tricks，表示剩下的时间片；priority 表示优先级对应的时间片个数。需要做对应的初始化工作。
    对于进程调度，我们单独写一个函数schedule(),放在proc.c之中：

 20 PUBLIC void schedule()
 21 {
 22     p_proc_ready->ticks--;//注意，我们将cloc.c中的这句，移动到了schedule函数之中，从而防止中断重入问题；要删掉对应clock.c中的这句
 23     PROCESS*    p;
 24     int     greatest_priority = 0;
 25     if(p_proc_ready->ticks>0)
 26     {   
 27         return ;//ticks not used out
 28     }   
 29     
 30     while (1==1) {//current tickes used out
 31         for (p=proc_table; pticks<=0)
 33                 continue;
 34             if (p->priority > greatest_priority) {
 35                 greatest_priority = p->priority; 
 36                 p_proc_ready = p; 
 37                 return ;
 38             }   
 39         }   
 40         //ticks=0 for all,not found sth for proc_ready
 41         if (p_proc_ready->ticks<=0) {
 42             for (p=proc_table; pticks = p->priority;
 44             }   
 45         }   
 46         else//find the p which ticks not = 0
 47             return ;
 48     }       
 49 }   

    对于时钟中断：每次时钟中断，对应进程的时间片-1.
    对于进程体：我们将延迟改为10ms

统计一下最后的输出结果

[huangyk@huangyk i]$ cat snapshot.txt | sed -e 's/\([ABC]\)\./\1\n/g'|sort | grep C | wc -l

94
[huangyk@huangyk i]$ cat snapshot.txt | sed -e 's/\([ABC]\)\./\1\n/g'|sort | grep B | wc -l
152
[huangyk@huangyk i]$ cat snapshot.txt | sed -e 's/\([ABC]\)\./\1\n/g'|sort | grep A | wc -l
754

注意：orange上的这一节实际上有严重的bug，因为考虑到中断重入问题，我们不能用tick==0来判断时间片是否用完！由于中断重入，加上tick--放在了clock函数之中，这样会导致tick编程0xFFFF****等数值，最终出错。如果将延迟从10ms改动到100ms或者1000ms，你将能很明显观测到这个错误。