深大操作系统实验二：处理机调度

前言

大山！

我们老师似乎没有给实验指导 pdf，但是听说别的班都有 o(TヘTo)

于是以下内容纯属嗯编，不保证对蛤。。。

1. nice 命令

在一个空闲的单核 Linux 系统上用 nice 命令调整两个进程的优先级（20%）
要求：
使得它们各自使用约 1/5 和 4/5 的CPU资源。
用top和/proc/PID/sched展示各进程使用的调度策略以及调整前后的优先级变化
用top命令展示CPU资源分配的效果。

这题不难，用 nice 命令调调调就完事了。。。

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使用单核虚拟机进行实验：

编写简单的抢占 cpu 的程序，但是不能使用阻塞，因为我们要一直霸占 cpu，所以这里使用 while1 作为代码:

通过 gcc 编译两份同样的可执行文件，分别叫做 block_1 和 block_2，然后再后台运行他们：

创建的两个进程号分别为 10458 和 10459，使用 top 命令，看到两个进程几乎占了相同比例的 cpu 资源，都是 50%，如图：

通过打印 /proc/pid/sched 的信息可以看到，两个进程的调度策略（policy）和优先级（prio）都分别是 0 和 120，如图：

其中调度策略 0 表示 SCHED_OTHER 调度，也就是完全公平调度，而优先级 120 则描述了其可能得到调度的 “友好值”，友好值越高越不容易急，被调度的就越少。

通过 nice 命令改写两个进程的调度优先级，从 0 改为 -10 和 -15，如图：

再次使用 top 命令，可以看到两个进程各自占了 80% 和 20% 的 cpu 资源：

在调整优先级之后，两个进程的优先级变为105 和 111

因为通过 CFS 调度的是非实时任务，Linux 将其优先级范围从 [-20,+19] 映射到 [100,139]，于是刚刚的 -15 和 -9 优先级对应的值为 105 和 111 。

2. 多核调度

在一个空闲的双核Linux系统上启动P1/P2/P3/P4四个一直就绪不阻塞进程。（20%）

要求：
使得P1/P3在第一个处理器上运行各占50%的CPU资源，P2/P4在另一个处理器上运行，各自30%和70%的CPU资源。
展示并记录/proc/cpuinfo给出的系统核数，展示并记录进程在各处理器上的绑定情况
展示并记录top命令给出的CPU资源分配情况。
运行第5个不阻塞进程，用top查看并记录负载均衡现象
用/proc/PID/sched展示并记录各进程在处理器核间的迁移次数。

这题也不难，不用写代码，也是命令行就搞定。。。

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这次设置成两核：

然后查看 proc/cpuinfo 读取 cpu 信息，可以看到这次显示了两个 cpu 的信息，其中两个核的编号分别为 core 0 和 core 1，如图：

仍然使用刚刚的 while 1 卡死并且霸占 cpu，然后开始运行 4 个阻塞程序，他们的进程号分别为 2267，2268，2269，2270，如图：

通过 taskset 命令查看每个进程运行在那些 cpu 上，其中 mask 掩码为 3，转换为二进制就是 11，也就是每个 cpu 上面都有运行：

然后再手动调整每个进程，将他们绑定到对应的 cpu 上面运行，其中 2267和 2268号进程绑定到 cpu0，而 2269和 2270号进程绑定到 cpu1，如图：

然后手动调整 2268号，也就是 block_2 进程的调度优先级，调整为 4 即可：

然后通过 top 命令查看运行的 4 个进程的 cpu 占用情况：

其中 block_1 和 block_2 在 0 号 cpu 上运行，并且分别占用 70%，30% 的 cpu 资源，而 block_3 和 block_4 在 1 号 cpu 上运行，分别占用 50% 的 cup 资源。

再通过 /proc/pid/sched 信息查看进程的调度信息。其中 nr_migrations 是在 cpu 之间迁移的次数，可以看到 4 个进程的迁移次数如下:

其中 block_1，2，3，4 的迁移次数分别是 7，10，13，5，这是一开始运行时，还未绑定 cpu 导致的，因为大家一起抢 2 个 cpu，难免发生迁移。

然后再运行第五个进程，和他们争抢 cpu ：

通过 taskset 命令查看，发现新任务 block_5 的掩码是 3，也就是 11，默认在两个 cpu 上都可运行：

运行 top 命令查看他们负载均衡的结果，大家的 cpu 占用都被均摊了！通过观察发现 block_1 和 block_2 仍然保持几乎 7:3 的占用比例，但是数值上被 block_5 均摊。而原来的 block_3，4 则保持比例不变。如下图：

通过间隔数十秒，两次检查 proc/pid/sched 信息，可以看到 block_5 任务不断的在两个 cpu 之切换，并且 migrations 计数不断增加：

3. 实时调度与抢占

在一个空闲的单核Linux系统运行两个进程，以相同优先级的RR实时调度的进程，在上述两个进程结束前运行另一个优先级更高的FIFO进程。（20%）

要求：
用top和/proc/PID/sched展示并记录各进程的调度策略和优先级
展示并记录FIFO进程抢占CPU的现象
展示并记录两个RR进程轮流执行的过程。

这题挺变态的，我当时跑的时候，两个实时任务嗯把我命令行卡成 ppt，毕竟他们要和 bin bash 进行抢占。

观察交替抢占 cpu，就每个线程 print 就好，那么怎么让两个线程同时 print 到一个 console 呢？ fork ！

然后会看到交替的 print，注意因为是实时任务跑的巨快，可能会 print 几千次，太多了，于是搞个 cnt，加到满就 print 这样 print 不会太眼花缭乱

此外 FIFO 也是通过一个巨大的 cnt 控制时长的，这个 因机器而异，我用的是 20000000 和 7770000000

然后就是要用 管理猿权限 去跑，否则不能正常调整调度策略。通过 su 命令进入管理员模式，通过 sudo passwd root 可以设置 su 的密码。

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再次将虚拟机调整成一核：