课堂练习3.3：进程的调度

3-6 课堂练习3.3：进程的调度

在内存中一般存放着数目远大于计算机 CPU 个数的进程，进程调度的作用是选择合适的进程来使用CPU，进程调度器对系统性能有重要影响。本实训分析Linux 0.11的进程调度算法，该操作系统采用了一种时间片与优先级相结合的调度算法，在当前进程的时间片用完后会进行调度，调度时会选择剩余时间片最大的就绪进程。

第1关第一次由时钟中断引发的进程调度

任务描述

本关任务回答问题：第一次由时钟中断引发进程调度时： 1.当时 bochs 虚拟机输出的 0/1 字符串是什么？（忽略空格） 2.该次中断是第几次时钟中断？当时处于几号进程的上下文？该进程的剩余时间片是多少？ 3.1 号进程当时处于什么状态？1 号进程控制块的 alarm 成员的值是多少？该定时器截止时间到了吗？

实验准备

本关卡使用版本 1 内核进行分析，内核文件存放在/data/workspace/myshixun/exp1中，使用 gdb 进行调试。

实验过程及答案

实验过程

ls /data/workspace/myshixun/exp1
cp /data/workspace/myshixun/exp1/1.tgz ~/os

cd os/linux-0.11-lab
tar -zxvf ../1.tgz 1

rm -rf cur
ln -s 1 cur
ls

cd 1/linux
make

cd ../..
./rungdb

另开一个终端
cd os/linux-0.11-lab
./mygdb

答案

第2关前三次进程调度

任务描述

本关任务回答问题：

第一次进程调度时，当前进程是几号进程？内核函数调用栈的栈底函数是什么？其上一层函数是什么？0 号进程处于什么状态？1 号进程处于什么状态？选中了几号进程？
第二次进程调度时，当前进程是几号进程？内核函数调用栈的栈底函数是什么？其上一层函数是什么？0 号进程处于什么状态？1 号进程处于什么状态？选中了几号进程？
第三次进程调度时，当前进程是几号进程？内核函数调用栈的栈底函数是什么？其上一层函数是什么？0 号进程处于什么状态？1 号进程处于什么状态？选中了几号进程？

环境准备

本关卡使用版本 1 内核进行分析，可以直接使用上一关卡的环境，使用 gdb 进行调试。

实验过程及答案

可以直接使用上一关卡的环境，使用 gdb 进行调试，如果需要配置请按如下操作。

实验过程

ls /data/workspace/myshixun/exp1
cp /data/workspace/myshixun/exp1/1.tgz ~/os

cd os/linux-0.11-lab
tar -zxvf ../1.tgz 1

rm -rf cur
ln -s 1 cur
ls

cd 1/linux
make

cd ../..
./rungdb

另开一个终端
cd os/linux-0.11-lab
./mygdb

答案

3-7 课后作业3.3：进程的调度

第1关版本1.2内核的进程调度过程分析

任务描述

在内核版本 1.2（1.2.tgz）运行时，如果忽略掉空格，那么输出的字符序列用正则表达式描述是 010(10100)*，如下图所示：

本关任务回答问题： 1.从输出第 2 个字符1到输出第 3 个字符1，产生了几次调度？各调度的原因是什么？ 2.从输出第 3 个字符1到输出第 4 个字符1，产生了几次调度？各调度的原因是什么？ 3.从各进程的第二次循环开始，在一次循环期间，0 号进程会产生几次调度？1 号进程会产生几次调度？

实验准备

本关卡使用版本 1.2 内核进行分析，版本 1.2 内核相对于版本 1 内核只修改了 schedule 函数，使得 0 号进程和 1 号进程交替执行，修改内容如下：在1/linux/kernel/sched.c中对以下内容进行修改。

@@ -107,6 +107,14 @@
     int i,next,c;
     struct task_struct ** p;
 
+    if (current == task[0])
+        next = 1;
+    else 
+        next = 0;
+    task[next]->counter = 15;
+    switch_to(next);
+    return;
+
 /* check alarm, wake up any interruptible tasks that have got a signal */
 
     for(p = &LAST_TASK ; p > &FIRST_TASK ; --p)

实验过程及答案

实验过程

ls /data/workspace/myshixun/exp2
cp /data/workspace/myshixun/exp2/1.2.tgz ~/os

cd os/linux-0.11-lab
tar -zxvf ../1.2.tgz 1.2

rm -rf cur
ln -s 1.2 cur
ls

cd 1.2/linux
make

cd ../..
./rungdb

另开一个终端
cd os/linux-0.11-lab
./mygdb

答案

第2关两个进程的严格交替输出

任务描述

本关任务：只修改版本 1.2 内核的 schedule 函数，使得 0 号进程和 1 号进程严格交替输出信息，如下图所示：

实验准备

@@ -107,6 +107,14 @@
     int i,next,c;
     struct task_struct ** p;
 
+    if (current == task[0])
+        next = 1;
+    else 
+        next = 0;
+    task[next]->counter = 15;
+    switch_to(next);
+    return;
+
 /* check alarm, wake up any interruptible tasks that have got a signal */
 
     for(p = &LAST_TASK ; p > &FIRST_TASK ; --p)

实验过程及答案

可以直接使用上一关卡的环境，使用 gdb 进行调试，如果需要配置请按如下操作。

实验过程

ls /data/workspace/myshixun/exp2
cp /data/workspace/myshixun/exp2/1.2.tgz ~/os

cd os/linux-0.11-lab
tar -zxvf ../1.2.tgz 1.2

rm -rf cur
ln -s 1.2 cur
ls

cd 1.2/linux
make

cd ../..
./rungdb

另开一个终端
cd os/linux-0.11-lab
./mygdb

打开桌面上vscode 改为如下所示

3-8 课后作业3.3.2：进程的调度

第1关版本 0 内核中的进程调度分析

任务描述

当程序 01.c 运行时（在版本 0 内核中），会在父子两个进程（假设分别为 6 号和 7 号进程）中分别输出字符串0和1。请问：从 6 号进程刚创建完 7 号进程开始，在接下来的 9 次进程调度中，每次调度时，6 号和 7 号进程的剩余时间片是多少？选中的新进程是几号？

实验准备

本关卡使用版本 0 内核进行分析，01.c 存放在/data/workspace/myshixun/exp5中。

实验过程及答案

实验过程

ls /data/workspace/myshixun/exp2
cp /data/workspace/myshixun/exp2/1.2.tgz ~/os

cd os/linux-0.11-lab
tar -zxvf ../1.2.tgz 1.2

rm -rf cur
ln -s 1.2 cur
ls

cd 1.2/linux
make

cd ../..
./rungdb

另开一个终端
cd os/linux-0.11-lab
./mygdb