摘要：本文主要分析了Linux操作系統(tǒng)對于多核處理器的任務調(diào)度，探討了目前操作系統(tǒng)在面對多核處理器時所要解決的關鍵問題，并在此基礎上進一步提出新的多核處理器的任務調(diào)度算法。

關鍵詞：多核；處理器；任務

中圖分類號：TP332 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9599 （2012） 18-0000-02

目前，隨著計算機技術的飛速發(fā)展，多核處理器已經(jīng)打面積普及，而在這種多核體系結(jié)構下，如何更好的利用好沒一個核心，充分發(fā)掘處理器的效率，成為一個關鍵問題。當處理器是單核心的時候，對于任務的處理處理器只需要按照既定的算法依次處理每個任務，但是當面對多核處理器時，這種方式顯然效率低下，造成計算能力的極大浪費。為此我們必須要思考，當面對多核處理器的時候，我們?nèi)绾伟汛罅咳蝿崭玫姆峙浣o處理器的核心，以充分使用處理器，提高資源的利用率。

對于單核處理器，我們已經(jīng)有大量的成熟算法，諸如先來先服務算法，輪轉(zhuǎn)調(diào)度法等，顯然這些算法無法滿足多核處理器的任務調(diào)度需求。一個任務到來應該分配給哪一個核心；分配完成后是不是需要調(diào)整整個處理器的負載，以達到每個核的負載均衡；一個任務完成后，會不會出現(xiàn)大面積的核心空閑，而部分核心負載過重，有大量任務唄阻塞，面對多核處理器由此產(chǎn)生的新問題迫使我們不得不重新發(fā)掘新的處理器任務調(diào)度算法。

鑒于處理器的調(diào)度是由操作系統(tǒng)來實施的，當前比較成熟的CMP體系操作系統(tǒng)是Linux，Windows，Mac OS。我們通過分析當前已有操作系統(tǒng)的多核任務調(diào)度，依次來借鑒，考慮到目前Linux系統(tǒng)的開源性，我們著重分析Linux系統(tǒng)，當然Linux目前對于多核的處理也是比較經(jīng)典的，有大量的服務器采用了Linux。

Linux系統(tǒng)在調(diào)度多個核心是，給每個和性能都建立一個活動就緒隊列，并且把就緒任務劃分成140個優(yōu)先級，其中高100個優(yōu)先級用于實時任務，而低40個優(yōu)先級分配給普通用戶任務。每個就緒任務都有一個時間片，當時間片用完后將該任務轉(zhuǎn)移到該核心的等待就緒隊列并重新分配時間片。如果該核心的活動就緒隊列的所有任務的時間片都已運行完畢，則該核心的等待就緒隊就轉(zhuǎn)換為活動就緒隊列。以此保證各個任務可以公平使用核心。而Linux的處理器核心的負載均衡主要通過以下兩種方式來實現(xiàn)，一是當一個核心上的任務全部結(jié)束后從最繁忙的核心上任意獲取一個任務來執(zhí)行，另一種則是在所有核心都有任務時每隔一定時間檢查以下所有核心，如果不均衡則發(fā)生任務遷移。

對于微軟比較經(jīng)典的Windows7來說，主要是采用了一種稱為NUMA的技術，該技術是一種分布式的存儲器訪問技術。使用該技術，處理器可以同時訪問不同的存儲器地址。具體來說就是，處理器的每個核心都被分配有一個本地存儲器地址空間，但該核心也可以訪問全部的物理存儲器。這樣就在傳統(tǒng)的多核與一個集中的存儲器的系統(tǒng)結(jié)構上，提高了訪問效率，便于核間的保護。

總的來說Linux較好的利用了多核處理器，但在面對復雜程序的多個任務時，未考慮讓這些任務盡量在同一個核心上運行，以避免遷移產(chǎn)生的低效。從以上分析來看，我們在對多核處理器進行任務調(diào)度時，要盡量保證同一程序的多個任務在同一核心上運行，以降低cache的缺失率，方便數(shù)據(jù)通信，同時減少任務的遷移次數(shù)；與此同時，還需要盡量的保證每個核的負載均衡，以便提高處理器的利用效率，提升系統(tǒng)性能。因此，所要充分發(fā)揮多核處理器的性能，必須完美解決上述兩個看似矛盾而又統(tǒng)一的問題。

2 結(jié)束語

這樣在最壞的情況下，如果一個程序有多個長任務，此時會發(fā)生遷移以提高效率；如果是多個短任務，發(fā)生遷移也不會造成效率下降。

基于以上的調(diào)度策略，經(jīng)初步的實驗表明，可以大幅度提高處理器的使用效率，但是對于多核系統(tǒng)的研究還需進一步的思考。

參考文獻：

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